高含硫气井集输系统天然气水合物的防治——以川东地区高含硫气井为例

高含硫气井因H2S含量较高,其天然气水合物形成温度较高,井筒及地面集输系统在冬季生产过程中极易形成天然气水合物,严重影响安全生产。为此,分析了高含硫气井集输系统发生天然气水合物堵塞的原因,在现有集输系统适应性分析的基础上,结合天然气水合物形成的边界条件,提出了高含硫气井集输系统天然气水合物的防治措施:井筒加注防冻剂或解堵剂;清洗井底脏物和天然气水合物;站场设备采用水套炉和电伴热加热,应用聚氨酯硬质泡沫塑料保温材料进行绝热保温;集输管线加注天然气水合物抑制剂;进行集输系统适应性改造;合理控制计量温度;制订合理的清管周期。     

含硫天然气水合物形成条件及预防措施

天然气水合物是由天然气中某些组分与水形成的,水合物形成条件与天然气组成及压力有关。天然气水合物的形成将严重影响天然气的开采和集输。本文结合川渝气田实际情况,介绍了水合物形成温度估算、危害及防止水合物形成措施。     

高压含硫天然气水合物预测方法与防治措施研究

以相平衡热力学理论为基础,建立适用于水、醇、酸气体系的天然气水合物热力学模型,研究气体溶解度在酸性介质水、醇体系相平衡条件下的变化规律,以及含硫量和醇对高压酸性天然气水合物形成条件的影响规律。研究结果表明：在温度264.9～311.64 K、压力0.56～186.2 MPa的100组实验数据中,天然气水合物形成条件与实验值的平均绝对偏差分别小于1 K和5.86 MPa,其精度高于PR和SRK状态方程预测值,高浓度范围内甲醇和乙二醇质量浓度变化引起的水合物生成温度下降速率大于低浓度范围。当富水相中甲醇或乙二醇液的质量分数在60%～70%范围内变化时,水合物生成温度的下降速率最大。以高压含硫气井麟3井为例,针对三种工况制定了水合物抑制措施,确定了热力缓蚀剂的加注量和加注浓度,可避免水合物冰堵,在各级节流过程中使用效果显著。     

高含硫天然气净化工艺技术进展

综述了高含硫天然气脱硫的几种主要方法:溶剂吸收法、膜分离法、Hybrisol工艺和Morphysorb工艺,并说明了几种工艺的特点及应用情况,最后指出了高含硫天然气脱硫工艺的发展趋势。     

高含硫天然气净化厂腐蚀与安全维护系统研发

针对高含硫天然气净化过程中H_2S腐蚀和其他危害,借鉴炼化企业防腐蚀管理系统,研发净化厂腐蚀与安全维护系统,建立设备完整性数据库,开发装置运行监控、腐蚀监测与检测、腐蚀案例统计、介质化验分析、风险检验和设备维护策略等业务模块,综合应用腐蚀评价和风险检验技术,及时掌握设备H_2S腐蚀规律和风险等级,并适时修订防腐蚀策略和风险管理策略,从技术层面对设备进行专业化管理。     

高含硫天然气脱水工艺技术研讨

根据中国石油天然气集团公司和中国石油天然气股份有限公司立项开展的《高含硫化氢天然气田勘探开发安全生产配套技术研究——含硫气田天然气集输工艺技术专题研究》成果,结合罗家寨高酸性气田开发中三甘醇、低温分离、分子筛脱水三种工艺技术方案进行专项论证。介绍了高含硫天然气脱水工艺的特点及解决的主要关键技术难题。所推荐的分子筛脱水工艺技术已经成功应用在工程建设中,可为类似高酸性气田的开发建设提供借鉴。     

高含硫气田天然气处理工艺的研究

目前,在我国已探明的天然气气田中,含硫天然气气田约占31．7％,而高含硫的天然气净化难度大,因此天然气的净化和使用就成为一个重要的研究课题。某高含硫气田天然气处理厂使用Sulfinol—M工艺脱除原料气中的H2S和部分CO2,采用三甘醇（TEG）吸收法脱除湿净化气中的H2O,最终得到的产品气符合国家标准GB17820《天然气》Ⅱ类技术指标。工程中采用二级常规克劳斯（Claus）工艺回收脱硫单元以及尾气处理单元汽提酸气中的H2S,并且在尾气处理单元使用串级SCOT工艺来降低SO2排放量。目前该高含硫气田工程已处于施工阶段,为以后的高含硫天然气处理工艺设计提供了参考。     

松南气田天然气水合物的防治技术

松南气田因CO2含量较高,其天然气水合物形成温度较高,井筒及地面集输系统在冬季生产过程中极易形成天然气水合物,严重影响安全生产。为此,分析了高含二氧化碳气井集输系统发生天然气水合物堵塞的原因,在现有集输系统适应性分析的基础上,结合天然气水合物形成的边界条件,提出了高含二氧化碳气井集输系统天然气水合物的防治措施:清洗井底脏物和天然气水合物;站场设备采用水套炉和电伴热加热,应用聚氨酯硬质泡沫塑料保温材料进行绝热保温;集输管线加注天然气水合物抑制剂;完善外输气管线加药流程;合理控制单井气管输温度;制定合理的清管周期。     

N-甲基二乙醇胺溶液中CO2气体吸收与水合物生成特性实验研究

目的酸性气田开发气流中往往含有二氧化碳(CO₂)和硫化氢(H₂S)等酸性组分,易形成天然气水合物(简称水合物),引起管道堵塞。解决酸性组分吸收剂对水合物作用机制不明确问题,为脱除酸性气体组分并防治水合物生成提供理论依据。 方法 采用恒温恒容法研究了N-甲基二乙醇胺(MDEA)溶液质量分数、搅拌状态及初始压力对CO₂气体吸收规律的影响、MDEA溶液对CO₂水合物生长速率和宏观晶体形态的影响,并与传统热力学抑制剂乙二醇(EG)效果进行对比。 结果CO₂气体吸收量随MDEA溶液质量分数的增加表现为先增后减的趋势。开启搅拌和降低压力可加快CO₂气体的吸收速率,增加气体吸收量。在气液界面,水合物晶体以二维模式生长,并且MDEA可改变CO₂水合物的宏观形貌,增加其质量分数可显著增加CO₂水合物覆盖溶液表面的时间、降低CO₂水合物的生长速率。与EG相比,MDEA水合物的动力学抑制效果较差,但水合物膜覆盖时间较长,生长速率较慢。 结论MDEA可与溶液中水分子形成氢键,与水合物竞争水分子,减少水的活性,同时,MDEA分子可与CO₂分子结合,与水合物竞争CO₂,显著降低水合物生长速率。研究结果对酸性气体的分离捕获和天然气流动的安全保障具有理论指导意义。      

高含硫天然气集输管线激光检测技术研究

针对我国普光高含硫气田集输安全面临的问题,开展了天然气集输站场和管线泄漏激光检测技术研究.研制开发出基于调制半导体激光吸收光谱原理的站场和隧道CH4/H2S泄漏激光监测仪器,仪器检测灵敏度2 ppm;遥感距离1 km.该技术为我国高含硫天然气安全开发提供了技术保证.     

多孔介质中冰成天然气水合物形成实验研究

为了探讨多孔介质中天然气水合物原位形成规律性,进行了将冰粉和石英砂混合并形成天然气水合物的实验研究。实验结果表明,在这种情况下能形成稳定均匀的水合物;冰成天然气水合物的过程是气固反应过程,过程包括吸附、催化、络合、结晶过程。     

结晶法制备天然气水合物实验研究

由于天然气水合物的生成过程与盐溶液结晶过程极为相似,采用饱和溶液提供第二相晶种代替水合物晶核自发形成的方式,首次提出了基于饱和溶液结晶法制备天然气水合物的方法,实验研究了饱和Na2SO4溶液、饱和MgSO4溶液、饱和NH4HCO3溶液、饱和CuSO4溶液四种饱和溶液对天然气水合物生成速度及储气量的影响。结果表明：饱和Na2SO4溶液中天然气水合物生成速度较快,平均为去离子水中水合物生成速度的11.8倍,最大瞬时生成速度为去离子水的386倍,储气量为去离子水的11倍;饱和MgSO4溶液中水合物平均生成速度为去离子水的20倍,最大瞬时生成速度为去离子水的165倍,储气量为去离子水的7.2倍;饱和NH4HCO3溶液中水合物的平均生成速度为去离子水的7.8倍,储气量为去离子水的10倍,饱和CuSO4溶液中水合物平均生成速度为去离子水的8.6倍,储气量为去离子水的6.7倍。采用饱和溶液结晶法后可以实现高效制备天然气水合物,可为天然气以水合物的形式运输储存提供理论指导。     

海底沉积物中热解成因天然气水合物的形成与分布

利用中国石油大学自制的一维天然气水合物成藏模拟装置,采用常规热解成因气为气源,海底沉积物为多孔介质,进行了水合物形成模拟实验,并采用电阻率法对沉积物中水合物形成与分布进行观测分析.结果表明,沉积物不同部位电阻率的变化不同,沉积物中下部电阻率先增加后趋于稳定,中上部电阻率呈降低-增加(或稳定)-降低-增加-稳定的变化趋势,这种电阻率的变化反映了不同部位的水合物的生成和分布.在中上部水合物诱导成核时,中下部已进入水合物生长阶段,由于温度梯度的影响,水合物生长缓慢,分散状分布;在气体供应充足的条件下,中上部水合物能大量生成,呈块状分布.在上述分析的基础上建立了沉积物中水合物生长与分布模式.     

海洋天然气水合物开采潜力地质评价指标研究：理论与方法

中国南海北部大陆坡具有良好的天然气水合物（以下简称水合物）资源前景,但目前还没有针对海洋水合物藏开采潜力的地质评价指标,无法对水合物藏进行简单高效的开采潜力评价预测。为此,重点分析了与产气潜力密切相关的地质参数（水合物层的孔隙度,水合物初始饱和度,储层渗透率,导热系数,储层上、下盖层的渗透性,储层的初始温度和初始压力）对产气潜力的影响情况。结果发现,在其他条件和参数不变的情况下：①水合物储层孔隙度越大,水合物分解产气速率越快;②水合物饱和度越高,初始产气效率较低,但总体产气开发效益较高;③水合物储层绝对渗透率越大,水合物分解和产气效率越高;④水合物储层导热系数对水合物分解产气效率影响不大;⑤盖层的存在有利于提高水合物的分解效率和气体的长期稳定生产;⑥水合物储层初始温度越高越有利于水合物快速分解;⑦当地层初始压力越高且离水合物相平衡边界越近时,水合物藏产气开发效率也越高。在此基础上,提出了水合物开采潜力地质评价指标研究的目标、内容、技术路线和方法。     

Experimental study of the formation of natural gas hydrates in the presence of NaCl and KCl

In this work, the conditions for the formation of natural gas hydrate in pure water as well as in the presence of two electrolytic inhibitors of NaCl and KCl were investigated at different concentrations using the isochoric method. This study has been conducted on natural gas source field (Pazanan2 region) and due to the uniqueness of this gas, it may be considered significant. In order to estimate the conditions for the formation of natural gas hydrate in the presence of pure water, hydrate equations have been used. Experiments were carried out at the different temperatures and pressures.     

天然气水合物的结构性质及应用

系统介绍天然气水合物的结构、性质及主要应用。结构方面着重介绍天然气水合物的晶体结构特性和客体分子对晶体结构的影响 ;性质方面主要给出一些天然气主要组分在水相中的溶解度、水合物生成过程的焓变、熵变及热容变化的数据 ,并讨论了水合物晶体的热传导性能 ;应用方面重点讨论了天然气水合物作为一种潜在能源的价值及天然气水合物技术的主要应用领域。     

海域天然气水合物岩石物理建模方法

海域天然气水合物赋存于疏松沉积物中,天然气水合物岩石物理建模之前需要建立疏松沉积物的岩石物理模型。为此,针对传统疏松沉积物岩石物理模型存在横波速度估计误差偏高、建模过程不自洽的问题,考虑海水对沉积物颗粒的润滑作用,引入改进的Hertz-Mindlin方程进行岩石物理建模,提高了建模精度;针对疏松沉积物的建模过程,首先利用改进的Hertz-Mindlin方程计算临界孔隙度条件下沉积物的弹性模量,然后利用Hashine-Shtrikman界限计算疏松沉积物骨架的弹性模量;在讨论不同赋存形态的水合物对沉积物弹性性质的影响及适用模型、判别准则的基础上,针对以颗粒支撑和孔隙流体充填两种赋存状态存在的天然水合物,设计了兼容两种赋存形态的岩石物理建模方法和流程。浅钻井的实测曲线与建模结果吻合度高,证实了该方法的适用性。     

南祁连盆地木里坳陷石炭系-侏罗系天然气水合物气源岩有机地球化学特征

通过开展南祁连盆地木里坳陷天然气水合物基础地质剖面调查工作,对石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系共四套层系5条剖面的炭质泥岩、泥岩等样品进行了系统采样与分析,在此基础上深入研究四套层系的有机质丰度、有机质类型和有机质成熟度等地球化学特征,分析及对比各层系的有机地球化学指标,以探讨不同层系烃(气)源岩为天然气水合物提供的气源条件。结果表明:石炭系-二叠系有机质丰度偏低,TOC(总有机碳含量)普遍小于0.4%,为非和差烃源岩,有机质类型主要为Ⅱ型和Ⅲ型,有机质成熟度为过成熟,生烃能力较差,难以成为天然气水合物潜在气源岩。三叠系样品TOC值普遍大于1%,氯仿沥青"A"平均为0.89‰,以很好和好烃源岩为主,并含少量差和非烃源岩,有机质类型以Ⅲ型为主,含少量Ⅱ₂型,镜质体反射率R_o值为0.74%～0.98%,整体上处于成熟阶段,生气能力较强,可作为天然气水合物主要潜在气源岩。侏罗系以很好、好和中等烃源岩为主,并含部分差烃源岩,有机质类型主要为Ⅱ型和Ⅲ型,R_o值为0.62%～0.97%,整体上处于成熟阶段,可作为天然气水合物次要潜在气...     

中国天然气水合物赋存特征

中国陆上冻土区和海域深水区都拥有丰富的天然气水合物（以下简称水合物）资源，二者虽在同盆共生、运聚机理上有相似之处，但差异也十分明显。为了给地质—工程—环境一体化开发水合物提供准确的基础地质数据，从构造与沉积、地温、热流、地球化学、地球物理响应、赋存类型、孔渗、力学强度、饱和度等9个方面，对比分析、总结了二者在分布规律与赋存特征上的差异性。研究结果表明：①陆上冻土区水合物主要赋存于中生代地层，以热成因气为主，受断层裂隙构造控制，具有较好的圈闭条件，其储层温度、地温梯度、热流、压力表现为“四低”特征，水合物多数分布在砂岩孔隙和泥页岩裂隙中；②陆上冻土区水合物测井响应总体显示“两高两低”特征（高电阻率、高波速、低自然伽马、低密度），储层岩石力学强度高，具有低孔隙度、低渗透率和低水合物饱和度特征；③海域水合物主要赋存于新生代第四纪地层，热成因或生物成因气皆有，受泥底辟、气烟囱、断层裂隙控制，无明显圈闭，其储层温度、地温梯度、热流和压力表现为“四高”特征；④海域水合物多数分布在富含有孔虫的黏土质粉砂和粉砂质黏土中，地震反射波显示明显的BSR特征，测井响应则总体表现为“两高”特征（高视电阻率、高波速），其储层沉积物力学强度低，具有高孔隙度、低渗透率和相对较高的水合物饱和度。结论认为：①海域是中国水合物富集的主要区域，后续应突破海域水合物甜点识别与评价技术，统筹考虑整个水合物油气系统的资源禀赋特征；②应重点攻关水合物储层精细表征技术和富集矿体—储层系统的精细刻画，加强海陆联合和全球比对研究。