低剂量抑制剂Inhibex501存在下的甲烷水合物相平衡研究

含动力学抑制剂的天然气水合物相平衡研究对新型低剂量抑制剂的开发具有指导作用。在283.6 ~ 290.9 K和7.51 MPa ~ 15.97 MPa的温压范围内研究了抑制剂Inhibex501及其溶剂2-乙二醇单丁醚对甲烷水合物相平衡条件的影响。实验结果显示，0.5wt%和2.0wt%浓度的Inhibex501对甲烷水合物形成的热力学条件具有促进作用，能使甲烷水合物形成移向更高的温度或者更低的压力，而2-乙二醇单丁醚在浓度0.2wt% ~ 1.0wt%范围几乎不改变甲烷水合物形成的热力学条件，N-乙烯基己内酰胺与N-乙烯基吡咯烷酮的共聚物对水合物形成热力学条件的改变起主要作用。     

二氧化碳水合物导热和热扩散特性

热导率和热扩散率是天然气水合物资源开采关键性基础热物性数据,采用反应釜内壁衬有氟塑料材料,低过冷度,让水合物在反应釜内逐层生成的合成方法,获得可直接用于导热测试的二氧化碳水合物样品。采用瞬变平面热源法原位测试了温度264.68～282.04 K、压力1.5～3 MPa二氧化碳水合物热导率、热扩散率,并测试了二氧化碳水合物在268.05 K、0.6 MPa左右发生自保护效应过程中热导率、热扩散率,获得了晶态下和自保护效应过程中的二氧化碳水合物热导率、热扩散率变化特性。测试结果将为天然气水合物资源的开发利用提供基础数据和理论依据。     

水合物导热系数和热扩散率实验研究

基于Hot Disk热常数分析系统的单面测试功能,建立了一套新的天然气水合物热物性测试系统,并实验研究了I型水合物（甲烷）、H型水合物（甲烷和甲基环己烷）的导热系数和H型水合物的热扩散率。结果显示甲烷水合物样品导热系数随温度的变化非常小,平均导热系数约为0.53 W/(m•K)。结合文献报道和实验分析发现零孔隙率甲烷水合物的导热系数大约为0.7 W/(m•K),水合物样品在压缩过程中虽然减少了孔隙,但是却引起晶体破碎,导致导热系数与理想值差距较大。水合物的导热系数与水合物的类型及客体分子有关,大体顺序为I型 > II型 > H型 > 半笼型水合物。甲烷−甲基环己烷生成的H型水合物热扩散率为0.205 ~ 0.26 mm2/s,和其他类型的水合物相当;水合物的热扩散率大约为水的两倍,而导热系数和水相近。     

四丁基氯化铵半笼型水合物的相平衡模型

本文在范德瓦尔?普朗特理论的基础上,考虑了四丁基氯化铵（TBAC）水合物的结构特征,建立了TBAC半笼型水合物相平衡模型。模型确定了水在空水合物晶格的蒸汽压及兰格缪尔常数与TBAC浓度的关系,引用e-NRTL模型和PR气体状态方程分别计算液相组分活度系数和客体分子气相逸度。同时,本文在280.1 K ~ 293.6 K温度范围和0.337 MPa ~ 7.017 MPa压力范围内预测了TBAC质量浓度范围为4.34% ~ 34%的溶液体系下TBAC + CH₄、TBAC + CO₂半笼型水合物的相平衡条件,预测压力与实验数据的平均绝对偏差分别为3.2637% 和9.2258%。预测结果与实验数据吻合较好。     

制冷系统TBAB水合物浆的安全流动研究

利用实验环道,进行了TBAB水合物浆在管道中的流动特性、沉积特性等实验,结果表明在管道中TBAB的初始浓度比较小(小于20%)的情况下,管道中生成少量的水合物,形成比较均匀的水合物浆,不会出现严重的黏附现象。当TBAB的初始浓度达到20%以上同时温度达到4~5℃时,会在管道中形成大量的水合物,而且水合物很容易在管壁上黏附沉积,造成管道内流通面积显著减少,甚至堵塞管道,给生产带来危险,而添加浓度大于3%的Span80可以有效的减缓颗粒的聚集。通过分析认为造成TBAB水合物颗粒在管道中沉积主要作用力是分子扩散。     

羧甲基纤维素钠对CH4水合物形成过程的影响

羧甲基纤维素钠（CMC-Na）是水基钻井液中的重要组分,为研究CMC-Na对天然气水合物热力学和动力学的影响,实验测量了质量浓度介于0.5% ~ 1.5%的CMC-Na溶液中甲烷水合物的相平衡条件,以及275.2 K、6 MPa的初始条件下CMC-Na溶液中甲烷水合物的形成过程。研究结果表明,CMC-Na对甲烷水合物的热力学稳定性具有微弱的抑制作用,相同压力下相平衡温度降低了0.1 ~ 0.2 K。CMC-Na溶液中形成的甲烷水合物为I型,水合物数为5.84 ~ 5.90。在CMC-Na溶液中,甲烷水合物形成所需的诱导时间大大缩短,表明CMC-Na对甲烷水合物的形成过程具有促进作用。在CMC-Na溶液中水合物生成所需气体消耗量呈阶段式增长。水合物转化率低于35%的情况下,已经生成的水合物没有对搅拌器叶片形成持续附着进而卡住搅拌器。因此,CMC-Na对甲烷水合物的热力学稳定性具有一定的负面影响,对水合物的形成具有一定的促进作用。另外,CMC-Na能够降低水合物生成过程中搅拌扭矩的波动,对维持搅拌的正常运行具有重要作用。     

天然气水合物矿藏最低经济储量初探

提出了以净现值法为基础的天然气水合物矿藏开发最低经济储量的模型,并对世界一些地区的资源进行了评估。分析了影响最低经济储量的关键因素。     

水合物浆在管道中的流动安全

摘要：搭建了环境温度控制室,将直径为42mm,长为30m的不锈钢环道安置在其中。借助于实验环道分别进行了固相体积浓度为0～70％、平均流速为0.5～3.6m.s^-1的四氢呋喃水合物浆和HCFC-141b水合物浆的流动实验。发现管道中两种水合物浆的压降梯度随流速的增加而增加;而与水合物体积浓度的关系都存在一个临界值,分别为50.6％和37.5％,当体积浓度小于临界值时,水合物浆压降梯度随体积浓度的增加而很缓慢的增大;当体积浓度大于临界值时,压降梯度随体积浓度的增加而急剧增大。通过与其他研究的比较,以临界水合物体积浓度为判断标准定义了一个流动安全区,当管道中的水合物体积浓度小于临界值,可以认为是安全的,相反则认为管道存在水合物堵塞的威胁。     

H_2-THF水合物形成过程研究

利用定容恒温法研究了H2-5.56 mol%THF-水在2℃,不同压力下的水合物形成特性,比较2种不同的氢气水合物形成方法:1)氢气-THF水溶液体系;2)氢气-THF水合物颗粒体系,考察形成过程,并计算储氢量。实验结果表明,在上述条件下,不同的方法氢气水合物的形成速率不同,第2种方法下氢气水合物的形成速率相对较快,且储氢量也高,约为质量分数0.33%,2种体系下的储氢量均随着压力的增高而增加。最后对2个体系下的氢气水合物的形成机理进行分析。     

HCFC141b气体水合物快速生成实验研究

制冷剂气体水合物快速均匀生成是气体水合物蓄冷技术实用化的关键.1~7℃内,实验中首次发现与试管壁面接触的铁丝对表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠)水溶液与HCFC141b(CH3CC l2F,R141b)液体静态生成气体水合物有巨大影响:铁丝与壁面的接触位置改变了R141b气体水合物的成核点和生成区域,明显缩短了气体水合物的引导时间,大大加快了水合反应,相同条件下,穿过两相界面(十二烷基苯磺酸钠水溶液和R141b液体界面)与试管侧壁面接触的铁丝对R141b气体水合物生成的诱导作用最强;气体水合物不但可以在水和制冷剂液体两相界面上或水相中首先生成,而且也可以在制冷剂相中独立完成;水分子贴着玻璃壁面要比直接通过R141b液体容易扩散;水合率随恒温槽温度的变化表明环境温度仍然是决定水合反应快慢的基本因素之一.