天然气中的水合物对在运管线造成的影响及控制方法

通过对天然气中水合物以及水合物形成原因的的分析，结合西气东输管线投产以来水合物对输气场站设备及在运管线所造成的影响，论述天然气中水合物的危害，解决的方法和避免措施。     

南海北部天然气水合物的形成分解与微生物的偶联关系

微生物在天然气水合物的形成和分解中扮演了重要的角色.南海北部是我国天然气水合物未来开发的战略选区之一,目前已多次在该海域采集到天然气水合物样品,证实了南海北部蕴藏着丰富的天然气水合物资源.通过分析天然气水合物形成与分解同微生物的偶联关系,综述了与天然气水合物形成分解有关的微生物类型及其标志化合物,结合我国南海北部天然气水合物赋存或潜在赋存区的微生物相关研究工作进展,提出未来使用微生物地球化学方法勘探天然气水合物的技术指标和相关的研究方向.     

水合物藏钻探中的环空多相流溢流特性研究

含天然气水合物相变的环空多相流动问题是天然气水合物藏钻探过程中井筒流体力学问题的一个关键．考虑天然气水合物的相变,建立了溢流期间环空各相流体的连续性方程、动量方程以及能量方程．模拟计算结果表明：溢流期间,天然气水合物的生成区域会随着循环流量的增大或抑制剂浓度的提高而减小,可通过增大流量和抑制剂浓度使水合物的生成区域脱离海底,减小防喷器管线被堵塞的危险;水合物的生成使环空中气体体积分数降低,泥浆池增量减小,给溢流检测带来延迟;当检测到有气侵发生时,水合物藏分解速率比较小时,井筒中生成水合物的可能性要比分解速率大的情况下更为严重;水合物相变对井底压力的影响较小,在工程中计算井底压力时可以忽略;由于天然气水合物的生成使得关井套压值不能真实反应气侵情况,而且随着时间的增加情况会更加严重．     

乙二醇对天然气水合物抑制性试验研究

针对长输管线及调压站中水合物易生成的问题,分析了天然气水合物的生成原理,设计了乙二醇对两种不同天然气中水合物抑制实验。实验结果表明,质量分数越高的乙二醇抑制剂对天然气水合物的抑制效果越好,为实际生产提供了实验依据。     

天然气水合物开采相关的安全性研究进展

天然气水合物分解会改变原来海底地层的物性和力学性质并产生超静孔压、进而引起地层和海洋工程结构物基础的不稳定性、甲烷泄露等地质与环境灾害,对海洋工程与人类赖以生存的环境构成潜在严重威胁.这个问题引起了国际社会各界的广泛关注.正因为此,各国对天然气水合物开采均采取很谨慎的态度.本文介绍了天然气水合物分解可能导致的地质与环境灾害类型以及影响水合物分解的主要因素;列举了历史上与水合物分解相关的6个典型滑坡案例并进行了分析;阐述了水合物分解引起的层裂和喷发灾害现象及发生的机制和临界条件;分析了水合物分解对井壁、海底管道等结构物及其基础稳定性的影响;针对水合物分解的土层响应与环境影响监测技术的研究进展进行了评述;总结了与水合物分解引起的地质灾害密切相关的水合物地层的物理和力学性质研究现状;最后提出了目前水合物分解相关的安全性研究所存在的问题和需要深入研究的方向.     

基于储层保护的天然气水合物间接置换开采方法

物质运移和热量传递的效率低下以及储层稳定是天然气水合物高效开采面临的难题之一.提出了基于储层保护的间接置换开采方法.采用重力筛分介质分离天然气水合物分解和二氧化碳水合物合成的反应界面并在界面间分离和运移反应物,形成物质的单向运移通道;提高物质运移效率,使天然气水合物分解和二氧化碳水合物合成分区同时进行.将储层环境热、注...     

多孔介质中天然气水合物注热水分解实验研究

为了研究多孔介质中天然气水合物注热水分解规律,设计了多孔介质中天然气水合物分解实验装置,并通过热电偶和电阻测试来分析水合物分解前缘的规律性,大量的实验研究表明天然气水合物注热水分解过程呈现明显储层升温、平稳分解和前缘突破三阶段特征.为揭示天然气水合物分解实质,建立了水合物分解前缘移动界面数学模型,并与测温、电阻测试前缘...     

天然气水合物形成条件的预测

天然气水合物的形成对天然气开采与集输都会产生极大的影响，本文介绍了影响天然气水合物形成的主要条件与次要条件，以及目前预测天然气水合物形成条件的进展情况，文中着重介绍了国外在预测高压条件下（８０～１００ＭＰａ时）气井井筒及海底集气管线形成天然气水合物的实验研究情况．     

天然气水合物降压分解过程的数值模拟

天然气水合物分解是一个复杂的相变传热传质过程。在考虑热传导、热对流、气液两相渗流和水合物分解动力学等因素的情况下,建立了天然气水合物降压分解的三维数学模型。应用数值模拟的方法,分析了井底压力、水合物初始饱和度和储层绝对渗透率对分解的影响。结果表明,井底压力越小,水合物分解越快,储层温度和压力下降也越快;水合物的初始饱和度较大时,前期分解速度较快,后期分解速度变慢,过高的初始饱和度反而会抑制水合物的分解;渗透率对产气量影响不大,但当渗透率过低时,采用降压法开采的生产效率较低,可以考虑降压法与其他方法结合使用。     

天然气水合物声学检测技术

讨论了天然气水合物在合成和分解过程中声学参数如声速、频率、声波幅度的一些变化规律 ,并利用这些参数的变化对纯水中天然气水合物形成和分解进行声学检测 ,找出声学参数与水合物形成和分解之间的变化规律 ,以达到判断和预测水合物形成和分解的目的 .     

多孔介质中动态合成天然气水合物的新方法

天然气水合物储量巨大,被认为是未来能替代常规能源的最具前景的主要非常规能源之一。国内外已经对其进行了大量的研究;但由于其特殊的性质,获得原始天然气水合物样品较困难,目前对于天然气水合物进行的研究均采用在实验室内制备的方法。针对在多孔介质内合成天然气水合物的传统方法存在的问题,即在合成天然气水合物时,由于体积膨胀导致多孔介质堵塞,因而导致天然气水合物合成效率低下的难题进行了研究;提供了一种新型的在动态环境下合成天然气水合物样品的新方法,即天然气在流动循环的过程中与去离子水合成天然气水合物的方法。验证结果表明该方法是在多孔介质中合成较高饱和度的天然气水合物一种行之有效的方法。通过该方法在多孔介质中合成天然气水合物的饱和度比传统合成方法要高20%~30%。     

天然气水合物热分解实验研究

设计了多孔介质中天然气水合物形成,分解实验装置,并对天然气水合物注热水分解进行了系列实验,通过热电偶和电阻测试来分析水合物分解前缘的规律性.实验结果表明,水合物分解过程呈现明显的阶段性特征;拟合值比实验值需要更长的时间方能突破水合物的分解前缘.     

天然气水合物藏开采数值模拟技术研究进展

中国天然气水合物资源丰富,实现天然气水合物商业化开采,对于缓解中国能源短缺压力具有战略意义。数值模拟是指导天然气水合物藏安全有效开采的重要技术手段,通过对水合物藏产能预测与动态分析,可以实现对开采方法的优选、可采资源评价和开发方案优化。天然气水合物藏开采过程涉及水合物分解相变与气水在地层内渗流传热等多个物理化学过程之间的复杂耦合机理。重点介绍了水合物藏开采现状、水合物藏开采数学模型优化研究、天然气水合物开采数值模拟应用进展,分析了数值模拟研究的核心问题、取得的进展以及当前亟需解决的瓶颈问题,并指出水合物藏开采数值模拟发展趋势,对于开展天然气水合物数值模拟研究具有较好的指导意义。     

传统解防堵技术存在的弊端及涡流电磁加热的应用前景

苏里格气田20区块冬季生产面临输气管线“冰”堵，影响生产的难题。而所谓“冰”是天然气水合物、压裂液和地层水的混合物。目前为保障生产，采取下井下节流器，加热炉，压缩机和外输管线注冰堵抑制剂的方法。但是这些方法都存在着一定的局限性和缺点，这些原因迫使我们寻找更加环保，安全，低成本更高效的解防堵方法。针对天然气水合物的形成条件，我们提出采取智能涡流电磁加热提高外输管线温度的新解防堵思想。     

天然气水合物分解超孔隙压力研究

针对海洋油气资源开采和海洋工程施工过程中天然气水合物分解所引发的工程风险问题,展开了天然气水合 物分解超孔隙压力理论模型研究。研究中采用理论解析方法,基于水合物分解前后的相态模型和热力学中的通用气 体定律,推导了水合物分解导致的沉积物体积膨胀模型,进一步采用土力学中土体的压缩和回弹特性,最终获得了水 合物分解超孔隙压力理论解析模型。采用典型的海底滑坡工程案例,验证了模型的合理性与正确性,并针对模型中复 杂的影响参数展开参数考察,获得了不同参数的影响效应。研究对认识水合物分解产生的超孔隙压力的演变机理,保 证水合物的储层稳定性,规避水合物分解带来的工程灾害具有重要的理论价值和现实意义。     

温度场扰动对天然气水合物相态的影响机制

钻井液是保障钻井安全与井壁稳定的关键,但在天然气水合物钻探过程中存在钻井液侵入水合物储层,发生传质传热导致水合物储层升温失稳,因此深入了解此过程中温度场扰动对天然气水合物相态的影响规律,对天然气水合物资源钻井安全意义重大。基于分子模拟探究温度场对水合物相态的影响规律,阐明含热力学抑制剂体系在变温过程中的水合物生成与分解机制。结果表明：在压力一定的条件下,水合物不但具有强温度敏感性,而且水合物的稳定性还具有时间相关性;在低温区持续时间越长,水合物二次生成风险越大,在高温区持续时间越长,水合物分解量越大;尽管热力学抑制剂可以显著减小水合物二次生成量,但也会显著加快储层水合物的分解;合理控制钻井液体系的热力学抑制剂量及钻井液注入温度,对维持储层水合物相态稳定及防止水合物二次生成至关重要,为天然气水合物高性能钻井液体系构建提供了理论支撑。     

天然气水合物勘探技术综述

天然气水合物是一种潜在的巨大能源,发展天然气水合物勘探技术,准确确定天然气水合物的分布与蕴藏量,对我国天然气水合物产业的建立有至关重要的作用。目前,国际上天然气水合物调查研究已呈现多学科、多方法的发展趋势,而国内天然气水合物勘探刚刚起步。总结了国内外地质、地球物理、地球化学等天然气水合物勘探技术,并介绍了我国天然气水合物的研究现状。     

降压开采下深海能源土斜坡分解区的判定及其稳定性分析

深海能源土是指含新型战略性新能源-天然气水合物的海底沉积物。降压开采天然气水合物是一种相对经济、高效的方式,开采中水合物储层分解区域的确定与能源土斜坡稳定性分析是确保天然气水合物安全有效开采的前提之一。本文归纳了水合物降压开采的基本方程,通过自主编写USDFLD子程序,在ABAQUS中实现了降压开采条件下海底斜坡水合物储层分解区域的判断,模拟了水合物饱和度以及相关物性参数的变化情况。结合一实际海底能源土斜坡,完成了降压开采条件下能源土斜坡水合物储层分解区域、有效应力及变形场的计算,并结合有限元强度折减法对深海能源土斜坡降压开采的实际工况进行了数值模拟。结果表明开采前与开采后的安全系数变化不大,单井降压开采对斜坡的稳定性影响不明显。     

南祁连盆地冻土区天然气水合物形成机理研究

天然气水合物是继煤和石油之后的重要的、潜在的能源资源。介绍了天然气水合物在全球、我国陆域以及在南祁连盆地的分布。但是由于冻土区的气候环境、地质特征等复杂性,使得冻土区水合物的研究一时无法展开,文章详细分析了南祁连盆地的冻土区天然气水合物的形成条件、赋存环境,以及天然气水合物的形成与温度、压力、构造和沉积的关系,为我国其它冻土区天然气水合物的开发利用提供依据。     

天然气水合物固定井压开采过程数值模拟

采用数值模拟方法研究天然气水合物在压降条件下的开采过程.在井压固定的前提下,建立了轴对称结构下的物理与数学模型.通过计算获得了储藏层中的天然气水合物在不同环境条件下的温度、压力、分解锋面与井间距离,以及以时间为函数的产气率.计算结果表明:天然气水合物的分解程度对井压、储藏层温度的变化十分敏感;大范围的分解并不会带来产气率的大幅度提高;较高的储藏层温度、较低的井压将增大产量;产气率随时间缓慢降低.