卵磷脂对sⅠ型甲烷水合物晶体分解的抑制作用分子动力学模拟

海洋天然气水合物层钻进过程中有效抑制水合物分解是确保安全钻进的重要保障,化学稳定剂可防止水合物分解,但目前缺少作用机理方面的研究报道。利用分子动力学模拟技术模拟了NVT系综,277 K条件下卵磷脂和PVP在sⅠ型水合物表面的吸附特征,对比了两者在单分子吸附和多分子共同吸附条件下平衡态的构象、吸附能和分子间作用能,结果表明:卵磷脂-水合物体系总势能更低,结构更稳定;卵磷脂分子吸附在水合物晶体时会与其附近的其他卵磷脂分子相互作用,碳链之间相互交叉缠结形成比较稳固的网状结构,阻止分解的水和气体分子扩散,从而起到稳定水合物的作用。本文研究结果对研发新型钻井液用水合物稳定剂、提高水合物地层钻井安全性有重要的参考意义。     

基于分子动力学模拟的天然气水合物空蚀作用规律

固态流化法开采天然气水合物（以下简称水合物）过程中，空化射流对水合物软质泥沙具有很强的破坏作用，然而，目前针对水合物的空蚀作用规律尚不明晰。为此，基于Ⅰ型水合物的晶体架构建立了水合物空蚀破坏模型，采用分子动力学模拟软件MaterialsStudio建立不同微观赋存环境下的水合物模型，分析了空泡近壁溃灭形成的空蚀微环境对水合物分解的作用规律，并将其与常规降压开采法下的水合物分解过程进行对比，进而研究了不同空蚀微环境和微观赋存环境对水合物分解的影响。研究结果表明：(1)空蚀微环境能够有效加快水合物的分解，模拟条件下分解速率可达常规降压开采法的22.5倍；(2)空蚀微环境温度的升高对水合物空蚀分解起正向促进作用，作用效果较压力更为显著；(3)空蚀微环境在低温高压情况时会抑制水合物的分解，特定温度下存在分解速率最快的冲击压力值；(4)不同微观赋存环境下水合物的分解特征不同，水环境下的水合物分解效果优于甲烷气体环境，但空蚀作用能降低该影响。结论认为：基于分子动力学的水合物空蚀作用研究成果，能够为空化效应在开发水合物过程中的应用提供理论支撑和技术支持。     

天然气水合物微钻实验台设计

为了更好地掌握天然气水合物钻井过程中温度、压力以及循环液对水合物分解抑制及诱发分解机理 ,设计了人工合成天然气水合物微钻实验台。该设备为科研人员在实验室内进行天然气水合物形成条件、模拟自然环境下的天然气水合物钻采以及钻井工艺实验研究提供了良好的实验基础。介绍了设备的主要组成、材料选择及各部件的主要工作机理、设备可适用的实验内容等。该设备将合成装置与微型钻台有机地结合在一起 ,对模拟实际钻井条件 ,进行天然气水合物的勘探和开发研究具有重要的实际意义和科学意义。     

基于电阻率测量一维天然气水合物模拟试验装置

针对当前天然气水合物勘探技术的现状,设计了一种天然气水合物模拟试验装置。该装置不仅能模拟多孔介质中天然气水合物的生成和分解过程,而且能够实时测量天然气水合物电阻率的变化,根据电阻率的数值来判断天然气水合物的状态变化,从而实现对天然气水合物的有效探测。试验测试结果证明,该装置工作稳定可靠,完全可以为天然气水合物的基础研究提供技术支持。     

海洋天然气水合物模拟设备的开发及应用

针对海底天然气水合物的实际生成条件,2001年南京工业大学化工设备设计研究所在国内首次设计和制造了具有自主知识产权的低温高压天然气水合物模拟合成与分解设备。该成套设备由高压可视化釜体、制冷及浴槽温控系统、磁力搅拌系统、参数控制台及计算机数据采集系统、模拟天然气配气系统、天然气高压增压系统共6个子系统组成。应用结果表明,该设备安全可靠,能成功地应用于天然气水合物模拟合成、分解和有关测试分析,其部分结构和功能有所创新,达到国外相关部分类似产品的水平。     

三醋酸甘油酯抑制水合物生成分子动力学模拟及实验研究

为防止海洋深水钻井过程中在管线中生成水合物堵塞管线和海底防喷器,需要应用高效的水合物抑制剂。利用NPT系综分子动力学模拟研究温度4℃、压力20 MPa的条件下,三醋酸甘油酯对sⅠ型水合物的分解过程,以及三醋酸甘油酯和NaCl的协同作用,并进行实验验证。分析表明,三醋酸甘油酯分子能够与水分子形成氢键,从而破坏水合物笼型结构;加入NaCl能降低水活度,从而破坏水合物稳定存在的平衡条件;水合物的分解主要在前50 ps内,三醋酸甘油酯与NaCl共同作用的水合物分子的扩散系数大于单独使用三醋酸甘油酯。在4℃、20 MPa实验条件下,0.5%三醋酸甘油酯的反应平衡压力为18.75 MPa;0.5%三醋酸甘油酯+10% NaCl反应平衡压力为18.91 MPa,验证了三醋酸甘油酯的水合物抑制性及三醋酸甘油酯与NaCl的协同效应。研究结果对研发新型超深水钻井液水合物抑制剂及配方有参考意义。      

动力学抑制剂作用下天然气水合物生成过程的实验分析

通过实验分析动力学抑制剂作用下天然气水合物的生成动力学过程,可为动力学抑制剂的作用机理研究及新型抑制剂的研制提供可靠依据。为此,利用自行研制的水合物抑制性评价装置,模拟了3 000m深水钻井的井下动态环境(2℃,30MPa),对常用类型的动力学抑制剂进行了天然气水合物抑制性能评价实验,结合实验过程中压力—温度曲线以及温度、压力随时间的变化曲线,建立了钻井动态环境中天然气水合物生成动力学研究的分析方法,分析了深水钻井中动力学抑制剂作用下天然气水合物生成的动力学过程。结果表明,通过该方法可将天然气水合物的生成过程划分为水合物成核、水合物生长和水合物大量生成3个阶段,几种常用天然气水合物动力学抑制剂对水合物成核期的影响并不明显,但可有效抑制水合物的生长;以内酰胺基为关键作用基团的水合物动力学抑制剂主要通过吸附在水合物表面延缓水合物生长来发挥抑制作用,而其中共聚物类天然气水合物动力学抑制剂的抑制效果优于均聚物类天然气水合物动力学抑制剂。     

海底沉积物中天然气水合物生成和分解规律研究进展

对国内外有关海底沉积物中天然气水合物生成和分解规律方面的研究进行了详细调研,得到如下结论:天然气水合物的生成和分解条件在海底沉积物中与在井筒、管道中有明显不同,其主要原因是多孔介质中流体与孔隙壁面间的界面效应对海底沉积物中天然气水合物的形成条件会产生明显影响;在海底沉积物中天然气水合物生成和分解条件的数值模拟技术研究方面,研究者大都假设以天然气水合物作为盖层的成藏类型,借助常规油气藏数值模拟技术进行模拟研究;影响海底沉积物中天然气水合物生成和分解条件的因素很多,因此海底沉积物中天然气水合物生成和分解规律研究必须借助试验模拟、数值模拟和现场测试相结合的综合方式进行。该调研成果可为今后天然气水合物经济有效开采技术方案选择和进行天然气水合物危害控制等提供参考。     

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由于天然气水合物对微波有一定的吸收作用，其在微波辐射下会产生热效应而分解。同时，天然气水合物又是一种极性物质，当微波频率接近于这种极性分子固有频率时能产生共振，使烷水分子的结合键有可能断裂，这也可能会有助于水合物的分解。本文介绍使用微波对天然气水合物的分解作用进行了一些尝试性的实验，实验结果表明，由于微波的热效应与非热效应，在只有几十瓦的微波功率作用下，在很短的时间内将会使水合物的温度上升，增大微波作用功率或延长微波作用时间都将会使温度进一步升高从而使水合物分解加快。这一实验研究为微波在天然气生…     

环状化合物-甲烷水合物稳定性的分子模拟

分子动力学模拟(MD)可为天然气以水合物形式固化提供微观分析。本文利用计算机模拟,恒温等压(NPT)系综下,分别研究了温度为273K、283K、293K,压力为2MPa条件下,环状化合物环戊烷、四氢呋喃、四氢吡喃3种促进剂对Ⅱ型甲烷水合物体系稳定性的影响。结果表明:添加促进剂可使天然气水合物在温和条件下稳定存在;当温度升高,体系稳定性下降;相同条件下,促进作用排序为环戊烷四氢呋喃四氢吡喃;客体分子直径与晶穴直径之比接近1时体系较稳定。     

气体水合物相平衡测定方法研究

天然气水合物是一种类似冰的笼形晶体水合物。水合物形成热力学性质的研究是水合物形成抑制、能源利用、储存天然气、CO2处理、海水淡化等的基础。文章介绍一套新的可视铧高压流体测试系统,讨论了气体水合物相平衡测定的几种方法,分析了图形法和观察法的优缺点。利用可视化高压流体测试系统运用图形法和观察法对甲烷体系的水合物相平衡进行了实验比较研究。     

海洋天然气水合物地层钻井液优化实验研究

海洋天然气水合物（以下简称水合物）地层钻井过程中，钻井液侵入地层有可能造成水合物分解，进而引发井壁失稳等问题。为了破解上述难题，实验研究了甲烷水合物在不同分解方式下的分解规律，引入Peng-Robinson方程计算实验过程中甲烷气体摩尔数的变化，优化了钻井液抑制水合物分解评价实验方法，并利用该方法实验分析了动力学抑制剂DY-1和改性卵磷脂对水合物分解特性的影响规律，进一步优化出适用于水合物地层使用的水基钻井液。研究结果表明：①注冷溶液不卸压的方式是钻井液抑制水合物分解最佳的评价实验方法；②水合物动力学抑制剂DY-1和改性卵磷脂均可通过吸附在水合物表面阻缓传热传质来延缓水合物分解，可作为钻井液水合物分解抑制剂；③优化出的钻井液体系具有良好的低温流变性和抑制水合物生成及分解性能，同时具有良好的页岩抑制性和润滑性等，可以满足海洋水合物地层钻井液技术的基本要求。结论认为，该研究成果可以为我国水合物开发提供钻井液技术支撑。     

海底天然气水合物分解对海洋钻井安全的影响

为分析天然气水合物分解对海洋钻井安全的影响,根据海底天然气水合物特征,结合天然气水合物分解动力学和热力学条件,研究了不同钻井工况下天然气水合物分解产气规律,估算了天然气水合物分解后的产气量。结果表明,在钻进天然气水合物层过程中,天然气水合物分解产气速率和累计产气量逐渐增大;在天然气水合物饱和度一定的情况下,近井天然气水合物层内的天然气水合物完全分解产气量与井身轴向半径呈平方关系;随着钻井液与天然气水合物层温差增大,天然气水合物分解速率呈指数增长;浅水区钻遇天然气水合物层易导致其分解,随着水深增加或井筒压力增大,天然气水合物分解越来越困难。研究表明,钻穿天然气水合物层时,提高钻进速度可减少天然气水合物分解;钻井过程中应根据钻前预测结果调整钻井液温度和密度来控制天然气水合物分解,同时采取必要的井控措施,以保证在适当的天然气水合物分解产气条件下安全钻进。      

天然气水合物注蒸汽开采影响因素研究

天然气水合物的开采是目前各国需要攻克的难题,热激法是一种行之有效的开采方法。该文运用CFD方法对天然气水合物注蒸汽开采过程进行数值模拟,建立了基于有限体积法的天然气水合物分解热力学模型并进行求解,获得天然气水合物的温度场分布,对注蒸汽温度、注蒸汽速率和孔隙度等影响因素进行研究。分析结果表明:注蒸汽温度增加不会影响水合物高温区域但会增加水合物表面温度;注蒸汽速度增加,使得水合物分解加快,有利于水合物开采;孔隙度增大不会引起水合物高温区域变化但会增大气、水两相在多孔介质中的流动性,有利于水合物开采。研究结果对天然气水合物注蒸汽开采,指导天然气生产,具有积极的意义。     

不同形式天然气水合物藏开采技术的选择研究综述

天然气水合物已越来越成为油气工业关注的热点。近年在资源领域的研究和实地勘探、试采以及模拟研究中得到较快发展。通过分析目前几种水合物开采技术的优缺点,探讨了不同天然气水合物储藏形式下的开采方式,并介绍了国外实地试采研究中几种开采技术的使用情况和国内水合物藏不同开采方式的模型模拟研究,为今后天然气水合物的开采和研究提供了一定的方向和启示。     

多孔介质水合物天然气开采分析模拟

由于在冻土层和海洋环境中存在着大量的天然气水合物，因此天然气水合物将成为未来的替代能源。但是，至今尚未对各种开采方法中来自水合物的天然气开采潜力进行充分调查研究。本项研究介绍了一个简单的分析模型，该模型通过减压方法从多孔介质中分解水合物，从而模拟天然气开采。我们认为分解带的热传递、水合物分解内动力学和气水两相流动是涉及多孔介质中水合物分解的三种主要机理。本项研究对涉及物理性质实际变化范围的三种机理的相对重要性进行了比较。实例研究表明，气水两相流动的影响比热传递和水合物分解内动力学的影响小得多。考虑到速度控制作用，开发出的分析模型可以预测在多孔介质中天然气水合物分解的动态特征。模型已用于进行敏感性研究，已便调查在水合物储层进行商业性天然气开采的可行性。研究结果表明，从天然气水合物储层中能够采出大量天然气，水合物叠加在含气带上方。在西伯利亚、阿拉斯加和加拿大的永久冻土区中已发现了这种天然气水合物储层。     

吗啉系缓蚀剂分子结构、缓蚀效果及分子动力学模拟

合成了3种吗啉衍生物缓蚀剂MLPP,MLMBT,MLMB，采用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和核磁共振波谱（NMR）表征其结构；采用全浸试验，在含有环烷酸、脂肪酸、芳香酸和混合酸模拟油中评价了3种自制缓蚀剂和1种商用缓蚀剂对碳钢腐蚀的抑制效果。结果表明，在190 ℃、缓蚀剂质量分数1%条件下，MLMBT和MLMB在含有各种石油酸的模拟油中对碳钢腐蚀的抑制性能优异，其中MLMBT能有效抑制脂肪酸对环烷酸腐蚀的增效作用。通过分子动力学模拟分析了3种自制缓蚀剂分子与铁的相互作用，并由分子动力学计算出缓蚀剂在铁表面的吸附能，发现4种缓蚀剂性能从低到高的顺序为：十二胺相似文献   

天然气水合物一维模拟试验装置研究

为给天然气水合物的勘探开发提供技术支持,必须掌握其稳定生成、分解和开采规律,因此,设计一套天然气水合物模拟试验装置。由相似理论和相似条件,得出有关天然气水合物模拟装置的一系列技术指标。依据此技术指标,设计了天气水合物一维物理模型。该装置引入了先进的工控机和模糊控制算法,模型内温度控制精准,参数测量准确。设有可视化窗口,在试验过程中能清晰地看到水合物的生成及分解过程。试验表明:该试验装置能较好地模拟天然气水合物的稳定生成和分解过程,为勘探开发提供宝贵的分析资料。     

钻井过程中甲烷水合物的分解特性研究

很多国家都加大了对海底天然气水合物的勘探和研究的力度。对于海底天然气水合物的勘探除了进行BSR物理探测以外，最直接的证据就是进行海底钻探取样。但是在海洋钻探过程中，海底水合物的分解容易引起钻探事故，其勘探和开采难度大，成为科学研究的难点。为此，人工合成了甲烷水合物，并应用微型钻井系统模拟海底天然气水合物钻井过程，研究了在钻井过程中水合物的分解特性。在微型钻井过程中，对几种不同性质的钻井液对水合物分解特性的影响进行了对比分析，研究结果对海底天然气水合物钻探取样具有重要的参考价值。     

天然气水合物的热物理性质

天然气水合物的热物理性质是研究和发展天然气水合物技术的基础。本文搜集和查阅了国内外关于天然气水合物热物理性质方面的最新研究成果,对天然气组成的单组分水合物的导热率,吸附热,分解热和比热等热物理性质进行了归纳和总结,明确了影响这些热物理性质的相关因素。针对目前的研究现状,提出了在已知水合物气体组成情况下,如何建立分析组分不同的天然气水合物的热物理性质的理论模型问题。