凝析气水合物生成条件的测定及计算

利用全透明蓝宝石水合物静力学实验装置,采用“压力搜索法”,分别测定了5种凝析气的水合物生成条件,实验体系包括纯水、地层水以及含醇的水溶液和地层水溶液,共9个体系,58个数据点.考察了气油比对凝析气水合物生成条件的影响以及电解质和醇类抑制剂对凝析气水合物生成的抑制作用.实验温度范围为273.35～293.75K,压力范围为0.6～12MPa.并利用Chen和Guo提出的水合物生成条件预测模型对所测数据进行了计算,结果与实验数据吻合得较好,表明该模型能够较好地预测凝析气水合物的生成条件.     

表面活性剂对天然气水合物合成影响的实验研究

为研究钻井液化学成分对天然气水合物的影响作用,利用天然气水合物人工合成实验系统进行了天然气水合物的人工合成实验.在天然气水合物的合成过程中,分别对天然气-水溶液体系中加入表面活性剂(Sodium Dodccyl Sulfate)与未加入表面活性剂时水合物的生成时间、生成温度、生成压力及表面活性剂的浓度等对生成过程的影响进行了实验.在加入表面活性剂的天然气-水溶液体系中,由于表面活性剂的存在加速了气体和水溶液体系的接触面,从而加速了水合物的生成、降低了水合物的生成压力、提高了相同条件下的生成温度,即表面活性剂的存在改变了天然气水合物的生成条件,而且增加了水合物中的含气率.因此,表面活性剂用于配置钻井液有利于保持天然气水合物井的井壁稳定.     

酸性天然气生成水合物条件实验测定与应用

针对酸性天然气藏开发易生成水合物,堵塞井筒及生产管线的问题,运用定温搜索压力法,对中国西部地区2个高含CO₂的天然气藏气样进行水合物生成条件实验测定。研究表明:天然气中高CO₂含量提高了地层水中HCO^-₃的离子含量,从而增加了地层水的矿化度;与纯CH₄气体相比,相同温度条件下,CO₂的存在显著降低了天然气水合物生成所需的地层压力。对于目标天然气流体,在低矿化度地层水中,生成水合物条件与在纯水中没有明显差别;在较高矿化度(16 970.7 mg/L)地层水中生成天然气水合物压力显著高于纯水体系。进一步基于Clausius-Clapeyron方程计算所合成水合物的分解焓为62 kJ/mol,生成的天然气水合物为Ⅰ型结构。最后结合实验数据和生产动态数据,对目标气藏开发过程水合物生成特征进行分析,预测井筒内是否生成水合物以及出现水合物的井筒位置,该研究为现场生产预防水合物生成具有借鉴意义。     

水合物模型的建立及在含盐体系中的应用

基于一个新的水合物生成机理,提出了一个简化的水合物热力学模型;在此模型基础上,结合左有祥博士提出的可用于高压电解质水溶液的MPT状态方程,将水合物生成条件预测扩展应用于含电解质体系。大量检验结果表明,新模型在预测气体水合物生成条件方面优于传统的van der Waals-Platteeuw(vdW-P)模型及其改进型,可适用于预测天然气、凝析气和原油在纯水和盐水中生成水合物的条件。     

含蔗糖体系CO_2水合物生成过程和相平衡的实验研究

气体水合物堵塞风险的防治是油气开采安全保障的重要工作,添加抑制剂是预防水合物生成的有效手段。采用蔗糖作为抑制剂,利用可视化高压反应釜实验装置,实验的温度范围为-0.5~4.8℃和压力范围为1.11~3.0MPa,研究了添加质量分数为5%、10%、15%、20%和25%的蔗糖对CO_2水合物生成过程和水-水合物-气三相相平衡的影响,并分析了蔗糖体系中CO_2水合物生成的微观机理。实验结果表明蔗糖对CO_2水合物生成有抑制作用且改变了相平衡条件,实验中蔗糖抑制效果最佳的质量分数为25%,相比蒸馏水体系的总压降减少了29.3%,气体消耗量减少了68.76%。蔗糖抑制水合物生成的微观机理主要是由于其分子的多羟基结构减少了体系中的自由水的量,降低了体系的水活度,改变了相平衡条件。以蔗糖作为水合物抑制剂效果良好,且经济环保。     

含盐和甲醇体系中气体水合物的相平衡研究 Ⅰ.平衡生成条件的测定

在温度２６０．８～２８１．５Ｋ和压力０．７８～１１．１８ＭＰａ下，采用“压力搜索法”在自行设计和组建的实验装置上测定了一个合成天然气在含盐以及含盐和甲醇水溶液体系中的水合物平衡生成条件，共１１个体系７２个数据点。结果表明，无论对于单盐或多盐水溶液体系，甲醇对天然气水合物的生成均有显著的抑制作用；当溶液中甲醇增加至２０％（质量）时，ＫＣｌ的抑制作用强于ＣａＣｌ２。     

GRM（1,n）模型在天然气水合物生成预测中的应用

针对天然气水合物生成预测中存在的“部分信息已知,部分信息未知”的“小样本”、“贫信息”难题,提出了一种基于灰色系统理论的预测方法,建立了天然气水合物预测矩阵,并以新疆牙哈凝析气、华北油田凝析气以及东海平湖凝析气的试验数据作为预测样本,采用GRM（1,n）模型对平湖凝析气样的水合物生成温度进行了预测,并与实验实测数据和文献[4]中采用的神经网络预测结果比较,证明该方法具有较好的预测效果。     

含盐和甲醇体系中气体水合物的相平衡研究：II.理论模型预测

在Ｚｕｏ－Ｇｏｍｍｅｓｅｎ－Ｇｕｏ水合物模型的基础上，通过简化和改进，将该模型扩展应用于同时含有盐和甲醇的水溶液体系中气体水合物生成条件的预测，结果表明，对于１２个含单盐（或多盐）和甲醇水溶液体系，预测的气体水合物生成总的压力平均相对误差为５．２７％。     

CO_2-N_2-THF-H_2O体系水合物的生成和模型计算

对合成氨工业排放的烟道气(9.06%(x)CO_2+90.94%(x)N_2)在四氢呋喃(THF)溶液中进行水合物的生成研究。实验结果表明,6.0%(x)的THF水溶液能显著降低该体系的水合物生成压力,具有工业应用价值。通过文献中纯CO_2、纯N_2在THF溶液中的水合物生成数据拟合得到CO_2-THF和N_2-THF的二元交互作用参数,采用改进PR状态方程计算气体逸度,Wilson活度系数模型计算液相中水的活度、Chen-Guo水合物热力学模型计算CO_2-N_2-THF-H_2O体系的水合物生成压力。Chen-Guo水合物热力学模型计算出的生成压力与实验值、文献值进行比较,平均相对误差分别为11.68%和8.46%。     

CO_2-N_2-THF-H_2O体系水合物的生成和模型计算北大核心CSCD

对合成氨工业排放的烟道气(9.06%(x)CO_2+90.94%(x)N_2)在四氢呋喃(THF)溶液中进行水合物的生成研究。实验结果表明,6.0%(x)的THF水溶液能显著降低该体系的水合物生成压力,具有工业应用价值。通过文献中纯CO_2、纯N_2在THF溶液中的水合物生成数据拟合得到CO_2-THF和N_2-THF的二元交互作用参数,采用改进PR状态方程计算气体逸度,Wilson活度系数模型计算液相中水的活度、Chen-Guo水合物热力学模型计算CO_2-N_2-THF-H_2O体系的水合物生成压力。Chen-Guo水合物热力学模型计算出的生成压力与实验值、文献值进行比较,平均相对误差分别为11.68%和8.46%。