聚乙烯基己内酰胺抑制甲烷水合物的实验研究
深水钻井液添加剂抑制气体水合物生成实验
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ： Ｔｈｅ ｓ ｉ ｇ ｎｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｎｔ ｆ ｏｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ａ ｇ ｇｒ ｅ ｇａ ｔ ｉ ｏｎ ｏｆ ｈ ｙｄ ｒ ａ ｔ ｅ ｓ ｗｏｕ ｌ ｄ ｌ ｅ ａｄ ｔ Ｏ ｂｌ ｏ ｃ ｋ ａ ｇｅ ｏ ｆ Ｂ（ ） Ｐ ｓ ｔ ａ ｃ ｋ ｓ ｄｕｒ ｉ ｎｇ ｄｅ ｅ ｐ ｗａ ｔ ｅ ｒ
初始 生成 。在 ０ ． ９ １ ｈ （ ２ ． ２ ５℃ ， １ ０ ． ５ ３ ＭＰ ａ ） 时， 温 度 突然大 幅上 升 ， 压 力骤 降 ， 且扭 矩 明显 增 大 ， 表 明
土 浆 中加入 一定 质 量浓度 的钻 井 液添 加 剂 ， 搅拌 １ ５ ｍｉ ｎ ， 将该 试液 置于高压 釜 中， 抽 真 空 后 通 人 甲烷
著 推 迟 水舍 物 大量 生 成 的 时 间 ， 其 抑 制 效 果 优 于 常 用水 合 物 动 力 学 抑 制 剂 Ｐ ＶＣ ａ ｐ ； 聚 阴 离子 纤 维 素 Ｐ Ａ Ｃ — Ｉ Ｖ、 生 物
聚合 物 Ｘ Ｃ、 羧 甲 基 纤 维 素 ＣＭＣ — Ｉ Ｖ 以及 动 力 学 抑 制 剂 Ｐ ＶＰ也 具 备 一 定 的 抑 制 效 果 ； 而 部 分 水 解 聚 丙 烯 酰 胺
ｐ ｏ ｌ ｙ ａ ｍｉ ｎ ｅ （ Ｓ ＤＪ Ａ）ａ ｎ ｄ ｓ ｕ ｌ ｆ ｏ ｍｅ ｔ ｈ ａ ｌ ｐ ｈ ｅ ｎ ｏ ｌ ａ ｌ ｄ ｅ ｈ ｙ ｒ ｅ ｓ ｉ ｎ （ Ｓ １ ￣１ ０ ２ ）ｃ ｏ ｕ ｌ ｄ ｂ ｅ ｉ ｇ ｎ ｏ ｒ ｅ ｄ ．
水合物抑制剂研究综述
水合物生成的抑制1背景1.1水合物的形成条件水合物合成条件：必要条件一液相水的存在、高压低温条件（即①气体处于水汽饱和或过饱和状态并存在游离水；②有足够高的压力和足够低的温度）；辅助条件一压力波动、气体流向的突变、晶种的存在。
水合物生成需要一定的条件，促使水合物生成的重要条件有3个：（1）有足够高的压力条件。
在系统压力足够高时，才能促使饱和水蒸气的气体形成水合物；（2）有足够低的温度条件。
在系统中的温度小于临界温度时，才有可能生成水合物；（3）天然气中含有足够生成水合物所需要的水分。
另外，由现场的实际经验可以知道，气体压力变动、气体流动方向改变所导致的涡流、可能存在的酸性气体、水合物晶核的诱导等因素对水合物的形成也存在影响。
除温度、压力和含水量等三个主要因素外，油气井的产量、运输管线的长度、运输油管的直径、运输油管中气体的温度、压力变化以及管线埋藏的环境也对水合物形成产生影响。
1.2运输管线中天然气水合物的形成原因高压、低温：管线中高压、管线所处环境低温；水合物晶种存在：井筒内有加剧天然气水合物形成的晶种存在，加上井温偏低，遇凝析水便会形成天然气水合物堵塞。
节流降温效应：埋地管线积液处、分离器出口变径处（分离元件）、排污阀、弯头、三通和分离器积液包等部位。
这些部位由于节流降温效应，加上未采取加热保温措施，必然会发生天然气水合物堵塞。
积液（聚积的液体）：为天然气水合物的形成提供了物质基础。
导致积液的原因是：（1）部分气井井口温度较高或出站计量温度控制较高，管线下游末端温度较低，增加了管线的含水量；（2）管线高低起伏较大，大量凝析水或气田水易聚积在管内低洼处，不仅使天然气与积液形成段塞流，增大流动阻力，更会因节流效应导致天然气输送温度降低，最终形成大量天然气水合物堵塞管线。
井筒中的污染物:钻完井的残留物、生产过程中加注的缓蚀剂及腐蚀产物等，也会引起井筒和地面设备管道堵塞，造成气井不能正常生产。
1.3危害在天然气输送管道及多相混输管道中，低分子量烃类及硫化氢、二氧化碳等气体和管道中的水，在一定的温度和压力条件下会形成水合物，轻则使气流通道减小，重则将导致管道或设备堵塞，从而堵塞管道，严重制约气井的开发，影响安全生产。
管内天然气水合物抑制剂的应用研究_王书淼
第25卷第2期 油 气 储 运管内天然气水合物抑制剂的应用研究王书淼* 吴 明 王国付 刘宏波(辽宁石油化工大学油气储运工程系) (中国石油天然气管道工程有限公司)王书淼 吴 明等:管内天然气水合物抑制剂的应用研究,油气储运,2006,25(2)43~46,52。
摘 要 针对输气管道产生水合物问题提出了水合物热力学抑制剂的3个计算公式,其中,由抑制剂冰点下降 T计算天然气水合物生成温度的理论公式不受抑制剂种类与浓度的限制,冰点下降较易测定。
对某管道使用的甲醇、乙二醇抑制剂进行了试验,结果表明,加入10%的抑制剂即可防止管道内水合物生成。
给出了动力学抑制剂VC 713现场的应用实例,应用结果表明,只有将动力学抑制剂与热力学抑制剂结合起来,才能收到良好的抑制效果。
主题词 天然气管道 水合物 热力学抑制剂 动力学抑制剂 应用研究在管道输气过程中,由于很多时候含有水,在一定条件下极易生成水合物,会对石油天然气工业造成许多危害〔1,2〕,例如,在天然气运输和加工过程中,尤其是产出气体含有饱和水蒸气时,遇到寒冷的天气很容易堵塞管道、阀门和处理设备。
在海上,通常要将混合油气流体输送一定距离才能进行脱水处理,这样海底管道很容易形成水合物。
此外,水合物也可以在天然气的超低温液化分离中形成。
因此,研究水合物的预防和清除的有效方法是业界关注的问题。
一、天然气水合物的热力学抑制剂和计算公式天然气水合物热力学抑制剂方面的技术研究已趋成熟。
目前,使用最广泛的热力学抑制剂为甲醇、乙二醇、二甘醇以及一些电解质,它们通过抑制剂分子或离子增加与水分子的竞争力,改变水和烃分子的热力学平衡(改变水合物的化学位),使温度、压力平衡条件处在实际操作条件之外的范围,避免水合物的形成或直接与水合物接触,移动相平衡曲线(即使水合物生成条件向较低温度和较低压力范围移动),使水合物不稳定并分解,易于清除。
在实践中,水合物生成抑制剂应满足的要求有,尽可能的降低水合物生成温度;同气 液组分不发生化学反应,并且不生成固体沉淀物;不增加气体和燃烧产物的毒性;不会引起设备和管道的腐蚀;完全溶于水,并且易于再生;具有低粘度和低蒸气压;具有低凝点;价格低,且容易买到等。
聚乙烯基己内酰胺的合成_表征及其水合物生成抑制性能
天然气化工（C1 化学与化工）
2013 年第 38 卷
聚乙烯基己内酰胺的合成、表征及其水合物生成抑制性能
赵 坤，张鹏云 *，刘 茵，李春新，韩庆荣，曹晓霞
(甘肃省化工研究院，甘肃 兰州 730020)
摘要：以 N-乙烯基己内酰胺(NVCL)为单体，偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐(AIBI)为引发剂，无水乙醇(AE)为溶剂，通过溶液聚
加入适量四氢呋喃溶解，并用正己烷析出。 静置，弃 上清液，加入乙醚洗涤沉淀，过滤，于 30℃干燥后得 白色粉末状产品 PNVCL。 1.4 水合物生成抑制性能测试
用自来水清洗反应釜两次，清洗完毕后向釜内 加入 w(PNVCL)为 1.5 %的聚合物水溶液 300ml。 盖 上釜盖，通氮气排出反应釜中空气，并用测氧仪检 测尾气中氧气含量，当 φ(O2)<1.5%时关闭氮气进气 阀。开启搅拌至转速达 200r/min，同时开启冷却循环 系统，待反应釜内温度达到预设温度 4℃后，通入天 然气使釜内压力达到 9.0MPa，关闭釜上进气阀及气 源。 当温度升高再降低，并长时间稳定在某一温度， 压力低于 8.5MPa 时停止实验，记录时间。 打开排气 阀排出釜内剩余气体，观察釜内水合物形成情况。
在 NVCL 用 量 10g，AIBI 用 量 0.03g，AE 用 量 20g，搅拌速率 300r/min，70℃的条件下，考察反应时 间对 PNVCL 产率及分子量的影响，结果见图 5。
由图 5 可知，PNVCL 分子量与产率均随反应时 间的增加而增大。 反应时间较短时，链传递反应程 度小，单体有大量剩余，使聚合物分子量较小、产率 低。 延长反应时间分子量和产率均增大。 当反应时 间 延 长 到 9 h 时 ，PNVCL 分 子 量 和 产 率 均 达 到 最 高， 继续延长反应时间，PNVCL 分子量和产率变化 不大，说明聚合反应已进行完全，故确定最佳反应
天然气水合物抑制剂DVP的合成及性能研究
天然气水合物抑制剂DVP的合成及性能研究李欢;孙丽;唐坤利;吴洋;鲁雪梅【摘要】合成了新型动力学天然气水合物抑制剂DVP,以四氢呋喃法(THF)对其性能进行了评价.DVP的最佳合成条件为:n(N-乙烯己内酰胺):n(丙烯醇):n(甲基丙烯酸羟乙酯)=5:1:1,引发剂加量为0.5%(占单体质量百分数),反应温度60℃,反应时间8 h.DVP的加量0.5%,抑制效果最好,水合物结冰温度为-8℃.结合天然气水合物抑制剂PVP做性能对比,DVP具有加量少、抑制效果好的优点.将DVP与热力学水合物抑制剂进行复配,DVP的抑制性能得到进一步提高.%A new kinetic of natural gas hydrate inhibitor DVP is independent synthetic equipment using self-designed evaluation,by the method of four hydrogen barking dogs (THF)on its performance is evalu-ated.The DVP optimal synthetic conditions were determined as follows:n (N-vinyl caprolactam):n(pro-pylene glycol):n (hydroxyl ethyl methacrylate)=5:1:1,amount of initiator added was 0.5%(mass per-cent)of monomer,reaction temperature60 ℃,the reaction time of 8 h.The DVP added value of 0.5%, hydrate freezed temperature is 8 ℃.Performance compared with gas hydrate inhibitor PVP,DVP added quantity is little,inhibit the advantages with good effect.Finally,the DVP distribution with thermodynamic hydrate inhibitors,DVP suppression performance is further improved.【期刊名称】《应用化工》【年(卷),期】2016(045)003【总页数】5页(P504-507,510)【关键词】天然气水合物;动力学抑制剂;过冷度;结冰温度;THF【作者】李欢;孙丽;唐坤利;吴洋;鲁雪梅【作者单位】中国石油新疆油田分公司采油二厂,新疆克拉玛依 834000;川庆钻探工程有限公司地质勘探开发研究院,四川成都 610051;中国石油新疆油田分公司彩南油田作业区,新疆克拉玛依 834000;西南石油大学化学化工学院,四川成都610500;西南石油大学化学化工学院,四川成都 610500【正文语种】中文【中图分类】TQ317.4天然气开采、集输和加工过程中，由于温度、压力、流动速度等的变化，常在低温高压湍流处形成天然气水合物，导致装置运行异常，影响生产的顺利进行。
组合型水合物抑制剂的评价及应用
Evaluationandapplicationofacombinednaturalgashydrateinhibitor
LiuTingting,HuYaoqiang,GaoMingxing,YiDongrui,Bao Wen,LiHe
基 金 项 目 :陕 西 延 长 石 油 (集 团 )有 限 责 任 公 司 项 目 “环 保 型 抑 制 剂 与 现 有 气 田 工 艺 的 适 应 性 研 究 ”(ycsy2018ky-B-19) 作者简介:刘婷婷(1987-),工程师,硕士,现就职于陕西延长石 油 (集 团)有 限 责 任 公 司,从 事 油 气 田 地 面 集 输、天 然 气 处 理 与 加 工 研 究 工 作 。E-mail:404412850@
石油与天然气ING OF OIL & GAS
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组合型水合物抑制剂的评价及应用
刘婷婷 胡耀强 高明星 易冬蕊 鲍文 李鹤
陕 西 延 长 石 油 (集 团 )有 限 责 任 公 司 研 究 院
摘 要 针对陕北地区冬季气温较低,天然气采气管线生产过程中容 易 形 成 水 合 物 堵 塞 管 道 及 设 备的问题,为了替代甲醇,开展了新型水合物抑制剂的筛选评价室内研 究,筛 选 出 了 一 种 用 于 防 止 采 气 管 线 水 合 物 形 成 的 组 合 型 水 合 物 抑 制 剂 ,并 在 此 基 础 上 进 行 了 现 场 试 验 应 用 。 试 验 结 果 表 明 ,该 型 抑 制 剂加注量在2.0% (w)时,抑 制 时 间 超 过 1400 min;采 出 水 处 理 后 悬 浮 物 (SS)的 质 量 浓 度 降 至4.8 mg/L,油质 量 浓 度 小 于 15 mg/L,pH 值 小 于 8,该 抑 制 剂 有 助 于 水 处 理 过 程,处 理 后 水 质 完 全 满 足 SY/T6596-2016《气 田 水 注 入 技 术 要 求 》。
天然气管输过程中水合物抑制剂的制备及其性能研究
441 研究背景在石油和天然气开采、加工和运输等过程中，于一定的温度、压力下，天然气中某些小分子如N 2、CO 2、CH 4、C 2H 6、C 3H 8等，与液态水形成冰雪状的晶体，即为天然气的水合物。
严重时，这些水合物会堵塞井筒，管线，阀门甚至是设备，进而影响到天然气的开采、集输以及加工的正常运行。
自1934年Hammerschmidt [4]在天然气管道中首次发现天然气水合物以来，天然气水合物管道堵塞问题就引起了越来越多的关注。
2 聚乙烯己内酰胺PVCL2.2 实验步骤取三口烧瓶，称取适量乙烯基己内酰胺置入瓶中，注意不要让药品倾洒在烧瓶壁上。
固定好烧瓶后，依次加入50mL去离子水，一定量的偶氮二异丁氰作为引发剂。
室温下混合一段时间，通氮气保护。
然后快速升温至80℃左右，并开始计时，大约4~5h后关闭仪器。
取出聚合物，在恒定温度下干燥过夜。
干燥完毕后，采用四氢呋喃、正己烷以及乙醚反复对聚合物进行洗涤提纯，去除杂质。
最后放置于真空干燥箱，恒温干燥。
利用红外谱图表征产物得到聚合反应产物就是聚乙烯己内酰胺。
利用1H核磁共振谱图表征产物，同时参照红外图谱的结果，可以确定聚乙烯己内酰胺的结构。
采用乌市粘度计法测聚合物分子量。
最终确定聚合物即为聚乙烯己内酰胺。
3 抑制性能实验3.1 实验部分3.1.1 单独抑制剂抑制实验此次实验首先对不同浓度（0%~10%）的甲醇、乙二醇、乙二醇丁醚、PEG（M n=4000）、PVP（K30）和PVCL进行单独抑制剂抑制实验。
实验过程是取一定量聚合物与10g去离子水加入单口烧瓶，充分溶解后，加入四氢呋喃，并快速放入0℃恒温槽，恒速搅拌并计时。
观察水合物形成状况，一旦水合物形成停止计时，记录结果。
实验得出，PVC抑制时间最长，抑制效果最佳，其次是甲醇。
另外，在动力学抑制剂中，PVCL的抑制效果明显比PVP要好。
其次乙二醇、乙二醇丁醚以及PEG的抑制效果比较接近，且效果不佳。
化学类添加剂抑制天然气水合物形成的实验研究
的缺点 ”。 因此 ， 合 型抑制 剂 的研 究 越来 越 受 到 。 组
＊
本研 究受 到 国家 自然 科 学 基 金 （ ＮＯ． ０ ０ ０ ７ 和 国 家 重 点 基 础 研 究 发 展计 划 （０ ９ Ｂ １ ５ ４ 项 目资 助 。 ５９６８） ２０Ｃ ２９０ ）
化学 类添 加剂 抑制 天然 气水 合物 形成 的实验 研究
梁德 青
（． １ 中国科 学 院可再 生能 源与 天然 气水合 物 重点 实验 室 中 国科 学 院广 州能 源研 究所 ）
摘 要 在 高压搅 拌 式定 容反应 釜 中对 几种 单组 分化 学添加 剂及 组合 型化 学添 加 剂抑制 天 然
气 水 合 物 形 成 的 影 响 进 行 了 实验 研 究 ， 时 与 动 力 学 抑 制 剂 Ｐ （ 乙 烯 吡 咯 烷 酮 ） ｉｈｂ ｘ ０ 同 ＶＰ 聚 及 ｎ ｉｅ ５ １
入二 乙二 醇丁醚 后 ． 天然 气 水 合 物 生 成抑 制 时 间 延 长几倍 。Ｘ ａ ｉ ｏ和 Ａｄｄ ａｍａ研 究 发现 离 子 液 体 ｉｈ ｒ
对 水 合 物 具 有 热 力 学 和 动 力 学 双 重 抑 制 作 用 。
核或 降低 水合 物生 成 速 率 ， 而 避 免水 合物 堵 塞 管 从
石 油
与 天 然
气 化 工
ＣＨＥＭ Ｉ ＣＡＬ ＥＮＧ Ｉ ＮＥＥＲＩ ＮＧ Ｌ ＆ ＧＡＳ ＯＦ ＯＩ
化 学 类 添 加 剂 抑 制 天 然 气 水 合 物 形 成 的 实 验 研 究
戴 兴 学 杜 建 伟 。 唐 翠 萍
（ ． 国 科 学 院研 究 生 院 ） ２中
道 问 题 “。
由于不 同油 气 田的气体 组成 和所 处 的环境 条件
不同浓度聚乙烯醇对甲烷水合物分解作用的分子动力学模拟
No. 22
陈玉娟等：不同浓度聚乙烯醇对甲烷水合物分解作用的分子动力学模拟
2255
2 结果分析
在 T 为 273.15 K 下, 不同浓度 PVA-甲烷水合物层 状体系经过 600 ps 动力学模拟, 得到最终构象, 通过分 析各构象的结构性质(氧原子径向分布函数、体系势能 变化), 动力学性质(氧原子均方位移、扩散系数), 对比 了不同浓度 PVA 对甲烷水合物的分解作用.
聚乙烯醇(PVA)分子链上含有大量侧基——羟基, 是一种水溶性高分子聚合物, 在低浓度下对冰粒的初始 成核有抑制作用, 同时对冰的晶体生长也有抑制作 用[14,15]; Inada 等[16,17]试验研究了 PVA 对冰浆颗粒生长 的抑制作用, 通过测试冰浆颗粒的平均粒径, 得出在低 浓度下, PVA 能够完全抑制冰晶的生长, 他认为 PVA 本 身含有支链羟基, 极易吸附在冰晶体的表面, 从而阻止 了冰晶的进一步生长, 致使冰晶的平均粒径不增大; 水 合物是一种类冰的包合物, 是由水分子通过氢键相互作 用形成的固体化合物, 与冰的结构较为相似, 因而又称 “可燃冰”, 由此推测 PVA 对水合物生长也有一定的抑 制作用. 文献[18]将聚乙烯醇用作水合物抑制剂, 通过 测定诱导时间研究了聚乙烯醇对水合物的抑制作用, 发 现其对水合物的成核有较好的抑制作用, 为了从分子水 平上研究聚乙烯醇对水合物的抑制作用, 深入理解聚乙 醇的抑制机理, 本文采用分子动力学模拟研究了不同浓
2254
化学学报
Vol. 68, 2010
自 1934 年, Hammersdhmidt 发现天然气管道堵塞是 由于水合物的存在, 如何抑制水合物生长, 避免油气输 送和加工过程管道堵塞, 已成为天然气水合物研究的热 点[2,3]. 工业上普遍通过注入热力学抑制剂, 改变水合物 形成的热力学平衡来避免水合物管道堵塞, 电解质、甲 醇和乙二醇等热力学抑制剂已得到广泛应用, 但传统热 力学抑制剂用量大(水相的 10～60 wt%)、成本高、且对 环境有污染, 已不能完全满足油气工业发展的要求. 从 20 世纪 90 年代, 鉴于经济、安全等因素, 低剂量动力学 抑制剂开始得到广泛研究[4,6]. 目前关于动力学抑制剂 的研究仍以实验为主, 然而水合物的生成和分解过程在 宏观上涉及气、液、固三相, 在微观上涉及主客体分子 之间的相互作用, 微观机理复杂, 实验测定困难. 利用 分子模拟研究水合物的微观机理越来越受到水合物研 究者的重视[7].
天然气水合物动力学抑制剂的研究现状
寸 效 应 以及 吸 收 和空 间 阻碍 效 应 角度 进 行 解 释 说 合物 表 面形成 氢键 吸 附于水 合物 表 面 ；此 外 吡咯烷
动力学抑制剂主要是水溶性聚合物 ，在气体水 其结 构 和尺寸 与水 合物 笼形 结构 中的五 面体 及六 面 合 物 晶体 成 核和生 长 的初始 阶段 ，抑制 剂分 子可 通 体结 构相 似 ，通过 氢键 吸 附于水 合 物 晶粒表 面进 而 过化学键吸附于气体水合物晶体的表面 ，从而起到 产生空间位阻效应 ，抑制水合物品体的生长。
咯烷酮结构相似 ，也可形成七元环 ，可占据水合物 Ｓ “ 结构 的 ５ ６ 空腔 。
２ ． １ 聚 乙烯吡 咯烷 酮类 Ａ ｎ ｓ ｅ ｌ ｍｅ 等 通 过 研 究 发 现 聚 乙 烯 基 吡 咯 烷 酮 （ Ｐ Ｖ Ｐ ）及 乙烯 基 吡 咯 烷 酮 （ Ｎ Ｖ Ｐ ）和 其 丁 基 衍 生
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ４ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ６ － ６ ８ ９ ６ ． ２ ０ １ ３ ． ９ ． ０ ３ ０
２ ０ 世纪 ９ Ｏ 年代 以来 ，天 然 气 水 合 物 抑制 剂 的 子 链 问 ，抑 制 剂分 子被 吸 收 到水 合 物 晶粒 表 面 后 ， 研 发 方 向转 到 低 用 量 水 合 物 抑 制 剂 （ Ｌ Ｄ ＨＩ ） 的应 在 与 甲烷分 子发 生作 用 时 ，可阻止 甲烷分 子进 一步 用 开发 上 。动力 学 抑制方 法 是在 气井 生产 过程 中加 插 入并 填充水 合 物孑 Ｌ 穴 中 。 入 少量 的化 学 添加 剂 ，通过 降低 气体 水合 物 的成核 速 率 、延 缓或 阻止 气体水 合 物 临界 晶核 的形成 、从 而干扰 气 体水 合物 的 晶核形 成过 程 中的生 长取 向及 影响水 合 物 晶体 定 向稳 定性 等 ，具有 加入 量少 、抑 制效 率高 等优 点 ，现 已成为 当前 天然 气生 产过 程 中 水 合 物 抑制 剂 研 究 的热 点 和 焦点 － ” 。本文 对 近 年来 天然气 水 合物 动力 学抑 制剂 的作 用机 理 和研究 进展
两种体系中甲烷水合物生成特性的研究
１ 实验部分
１．１ 材料与装置 ＣＨ４（纯度为 ９９．９９％），由上海伟创标准气体
有限公司提供；十 二 烷 基 硫 酸 钠 （ＳＤＳ），化 学 纯；去 离子水，由 ＨｉｔｅｃｈＳｃｉｅｎｃｅｔｏｏｌ系列超纯水系统制得。
水合物储能实验装置见图 １，实验系统主要包 括高压反应釜、供气、供水、温度控制、压力控制、数 据采集等系统。高压反应釜体为 ３１６Ｌ不锈钢材 质，设计压力为 １０ＭＰａ，有效容积为 ５００ｍＬ，反应器 底部装有孔径为 ０．２ｍｍ的孔板，用于产生气泡，反 应过程中的进气速率维持在 ６０ｍＬ／ｍｉｎ；真空泵为 旋片式，极限真空度为 ６×１０－２Ｐａ；恒温水浴的控温 精度为 ±０．１℃，水浴槽内的工作介质为乙二醇水
第 １１期
杨义暄等：两种体系中甲烷水合物生成特性的研究
２５４７
溶液．可控制的温度范围为 －ｌ５～５０℃；数据采集 系统主要采集反应釜内气体压力和气液相温度，压 力传感器的量程为 ２０ＭＰａ，精度为 ±０．２５％，温度 传感器为 Ｐｔ１００铂电阻，测量精度为 ±０．０５℃。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｆｕｒｔｈｅｒｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｍｅｔｈａｎｅｈｙｄｒａｔｅ，ａｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｔｕｄｙｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｏｎｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｍｅｔｈａｎｅｈｙｄｒａｔｅｉｎｉｃｅｓｌｕｒｒｙｓｙｓｔｅｍ ａｎｄｗａｔｅｒ ｓｙｓｔｅｍ ｂｙｕｓｉｎｇａｆｉｘｅｄｐｒｅｓｓｕｒｅｂｕｂｂｌｅｒｅａｃｔｏｒ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｉｎｄｕｃｔｉｏｎｔｉｍｅｏｆｈｙｄｒａｔｅ ｒｅａｃｔｉｏｎｉｎｉｃｅｓｌｕｒｒｙｓｙｓｔｅｍ ｗａｓｓｈｏｒｔｅｒｔｈａｎｔｈａｔｉｎｗａｔｅｒｓｙｓｔｅｍ ｈｙｄｒａｔｅｒｅａｃｔｉｏｎ；ｉｃｅｓｌｕｒｒｙｓｙｓｔｅｍ ｈａｄ ｇｒｅａｔｅｒｔｈｅｒｍａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙａｎｄｒｅａｃｔｉｏｎｔｈｅｒｍａｌａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｃａｐａｃｉｔｙｔｈａｎｗａｔｅｒｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄｗａｓｍｏｒｅ ｃｏｎｄｕｃｉｖｅｔｏｔｈｅｒｅｌｅａｓｅｏｆｒｅａｃｔｉｖｅｈｅａｔ；ｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｃｈａｎｇｉｎｇｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｓｏｄｉｕｍ ｄｏｄｅｃｙｌ ｓｕｌｆａｔｅ，ｔｈｅｃｈａｎｇｅｏｆｉｎｄｕｃｔｉｏｎｔｉｍｅａｎｄｇａｓｄｅｎｓｉｔｙｏｆｗａｔｅｒｓｙｓｔｅｍ ｗａｓｍｏｒｅｏｂｖｉｏｕｓｔｈａｎｔｈａｔｏｆｉｃｅ ｓｌｕｒｒｙｓｙｓｔｅｍ；ｉｃｅｓｌｕｒｒｙｓｙｓｔｅｍ ｃｏｕｌｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｇａｓｓｔｏｒａｇｅｄｅｎｓｉｔｙｏｆｈｙｄｒａｔｅ，ｂｕｔｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆ ｈｙｄｒａｔｅｒｅａｃｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｉｃｅｓｌｕｒｒｙｇｒａｄｕａｌｌｙｗｅａｋｅｎｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｅｔｈａｎｅｈｙｄｒａｔｅ；ｉｃｅｓｌｕｒｒｙ；ｐｒｅｓｓｕｒｅ；ａｍｂｉｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ；ｓｏｄｉｕｍ ｄｏｄｅｃｙｌｓｕｌｆａｔ
甲烷水合物的制备与应用研究
甲烷水合物的制备与应用研究随着人类对于能源的需求不断增加，一些曾经被认为是较为 margin 的天然能源开始被重新关注和研究，其中就包括了甲烷水合物。
甲烷水合物具有储量大、资源集中、分布广、净能量高、底物清洁、含碳低等优点，因此被认为是未来可能的燃料。
本文主要探讨甲烷水合物的制备与应用。
一、甲烷水合物的制备甲烷水合物是以甲烷为主要成分，在水下高压低温下与水分子形成的固态化合物。
因此它的制备相对来说比较困难，具有一定的技术要求和特殊的环境要求。
1. 原理甲烷水合物的制备基本上是将甲烷和水在高压低温环境下进行反应，形成固体的甲烷水合物。
水在这种条件下可以形成含有六个水分子的六水合物，也可以形成其他不同的水合物形式。
2. 实验操作甲烷水合物的实验操作相对来说比较复杂，需要在实验室中进行高压低温条件的模拟。
一般采用的方法是将甲烷和水混合，然后在高压的条件下加热，最后在低温下制备甲烷水合物。
一些新颖的方法也被提出来了，如使用特殊的丝网和氚同位素等方法来制备甲烷水合物。
二、甲烷水合物的应用甲烷水合物具有较高的储量和能量密度，是未来能源变革的潜在选择之一。
除此之外，甲烷水合物在其它领域也具有广泛的应用。
1. 能源领域甲烷水合物的主要应用领域是能源领域。
甲烷水合物的储量巨大，只是海洋甲烷水合物的储量就相当于地球上所有传统天然气的总和。
因此，开发甲烷水合物可以更好地满足人类日益增长的能源需求。
目前，甲烷水合物的开发工作主要集中在日本、韩国和中国等国家。
这些国家都在不断探索甲烷水合物的开采技术和商业化运作模式。
2. 工业气体除了能源领域外，甲烷水合物还可以用于工业气体。
甲烷水合物可以从海洋或陆上采集，然后处理得到甲烷气体。
甲烷气体是一种重要的工业气体，广泛应用于石油化工、化学工业和冶金等领域。
3. 地质储气库甲烷水合物还可以用于地质储气库。
地质储气库是利用地下空洞和地质构造等地质条件，将气体储存起来。
甲烷水合物可以通过一些特殊的处理方法转化为甲烷气体，然后储存在地质储气库中。
甲烷水合物的制备方法研究
甲烷水合物的制备方法研究甲烷水合物是一种在寒冷、高压的海底沉积物中存在的天然气水合物，其中存储着大量的甲烷气体。
由于其具有丰富的资源储量和广泛的应用前景，因此人们对其进行了深入的研究与开发。
但是，制备甲烷水合物一直是一个难以攻克的技术难题。
本文将介绍目前甲烷水合物的制备方法及其研究进展。
一、物理法制备甲烷水合物甲烷水合物的制备可以采用物理法和化学法两种方法。
物理法以减小温度和增加压力为主要手段，将甲烷分子与水分子结合起来形成水合物。
通过调节压力和温度，可以实现甲烷水合物的制备。
实验表明，当压力在20~30MPa，温度在274~282K之间时，甲烷和水的混合物会形成稳定的水合物。
这种方法主要应用于研究甲烷水合物的基本物理性质。
二、化学法制备甲烷水合物与物理法相比，化学法能够更为精确地控制水合物的生长过程。
化学法包括溶剂交换法、气体交换法和电化学法。
(一)溶剂交换法溶剂交换法是通过将水和其他溶剂混合来形成水合物的方法。
通常使用的溶剂为甲醇、乙醇等，通过调节温度和压力来改变水合物的形成条件。
实验表明，当溶剂用甲醇、压力为2~5MPa，温度在265~275K时，可以获得良好的水合物结晶量。
(二)气体交换法气体交换法是将空气或氮气送入含有甲烷和水的混合物中，使甲烷分子被包括在水分子中，形成水合物。
实验表明，当水和空气的流速为2~3L/min时，可以形成高质量、高度结晶的水合物。
(三)电化学法电化学法是通过调节电场强度来控制水合物晶体的形成。
实验表明，当电场强度为50~100V/mm，温度在275K左右时，可以获得高质量、高度结晶的水合物。
三、新型制备甲烷水合物技术虽然目前已经取得了一定的成果，但是传统的甲烷水合物制备技术仍然存在一些问题，如成本高、效率低等。
因此，人们正在探索新型的制备方法。
以下介绍两种近年来被广泛研究的新型甲烷水合物制备技术。
(一)微重力下的制备方法微重力下的制备方法是通过利用航天飞行器的特殊条件，控制水合物的生长过程。
聚乙烯己内酰胺链端改性及其对甲烷水合物形成的抑制作用研究
聚乙烯己内酰胺链端改性及其对甲烷水合物形成的抑制作用研究唐翠萍;张雅楠;梁德青;李祥【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2022(73)5【摘要】注入动力学抑制剂是一种有效缓解天然气水合物管道堵塞的方法。
本文以动力学抑制剂聚乙烯基己内酰胺(PVCap)结构为基础,将氧乙基和酯基引入PVCap的分子链端,合成了新抑制剂PVCap-XA1,在高压定容反应釜内评价了PVCap-XA1对甲烷水合物形成的抑制作用,并采用粉末X射线衍射、低温激光拉曼光谱和冷冻扫描电子显微镜研究了抑制剂对甲烷水合物结构和形态的影响。
实验结果表明,相同实验条件下PVCap-XA1比PVCap具有更好的抑制作用;微观测试表明PVCap-XA1的加入没有改变甲烷水合物的晶体结构,但会使甲烷水合物晶面扭曲变形,可以降低水合物大小笼占有比(I_(L)/I_(S)),使得甲烷分子更难进入水合物大笼,同时PVCap-XA1的加入使甲烷水合物的微观形貌由多孔有序变得更致密而不利于气体通过。
【总页数】11页(P2130-2139)【作者】唐翠萍;张雅楠;梁德青;李祥【作者单位】中国科学院广州能源研究所;中国科学院天然气水合物重点实验室;广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室;中国科学院大学;中国科学技术大学【正文语种】中文【中图分类】TK123【相关文献】1.聚乙烯基己内酰胺的合成、表征及其水合物生成抑制性能2.聚乙烯基己内酰胺抑制甲烷水合物的实验研究3.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4.聚乙烯基己内酰胺的制备及对天然气水合物的抑制性能5.聚乙烯吡咯烷酮对甲烷水合物形成热力学条件的影响因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
生物聚合物对甲烷水合物动力学抑制作用研究
生物聚合物对甲烷水合物动力学抑制作用研究
王金堂;李健平;邵子桦;廖波;姜海洋;王韧;薛海杰;闫浩
【期刊名称】《非常规油气》
【年(卷),期】2024(11)1
【摘要】为保障海域天然气水合物安全高效钻井,针对常用的动力学抑制剂成本高、污染大的缺点,开展了可降解生物聚合物抑制剂对水合物的生成、分解抑制和防聚
结效果实验研究。
结果表明:1)羧甲基壳聚糖、黄原胶和果胶和壳聚糖盐酸盐对水
合物的生成具有明显的动力学抑制作用,其中壳聚糖盐酸盐对水合物的抑制作用最强,可延长水合物诱导时间至40 min;2)羧甲基壳聚糖、黄原胶和果胶、壳聚糖盐酸盐、壳聚糖季铵盐对水合物分解具有抑制作用;3)相比于纯水,羧甲基壳聚糖和果胶
的扭矩峰值更低,且无明显的聚结现象,可以作为无油体系防聚剂;4)羧甲基壳聚糖、黄原胶、果胶具有很好的耐低温性,可以在2.5%的盐浓度下将滤失量控制在15 ml 内。
以上成果认识可为海域水合物动力学抑制剂的合理选择提供借鉴。
【总页数】7页(P136-142)
【作者】王金堂;李健平;邵子桦;廖波;姜海洋;王韧;薛海杰;闫浩
【作者单位】中国石油大学(华东)石油工程学院;中国石油集团工程技术研究院有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TE869
【相关文献】
1.三元聚合物的甲烷水合物动力学抑制剂的制备及评价
2.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
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4.天然烟浸滤液水合物法储甲烷动力学研究
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高压低温下水合物生成因素
高压低温下水合物生成因素郑黎明;张洋洋;赵晓林;何仁清【摘要】@@%目前的水合物抑制方法主要有除水法、加热法、降压控制法和添加化学抑制剂法,抑制剂的影响主要是考虑小于10 MPa和低温下水合物的生成情况.研究了高压(10 MPa以上)低温下水合物的生成因素,包括搅拌时机、LDHI(PVCap)对水合物生成的影响和过冷度、过冷时间对水合物抑制剂抑制效果的影响,并研究了不同浓度黄胞胶是否对水合物的生成具有抑制效果.实验发现,一直搅拌会使生成水合物的温度提高；PVCap可明显地降低生成水合物的温度,PVCap 随过冷度降低抑制效果逐渐变差；搅拌前过冷时间越长,刚加速后初期的压力变化越快；0.5％黄胞胶对于水合物生成并无抑制效果.【期刊名称】《油气田地面工程》【年(卷),期】2012(031)011【总页数】2页(P33-34)【关键词】水合物;抑制剂;高压低温;实验【作者】郑黎明;张洋洋;赵晓林;何仁清【作者单位】中国石油大学(华东);中国石油大学(华东);长城钻探测井公司;中国石油大学(华东)【正文语种】中文近年来，随着能源消耗的增加以及陆上油气资源的大量开发，国家大力向深水区域（如东海、南海）石油开采发展，海洋钻井随之兴起，而其深度约在几千米左右，在海洋深水钻井时钻井液循环的最低温度可达-2～4 ℃[1]。
然而海上钻井及深水油气输送面临着一系列技术难题，其中水合物的存在对钻完井作业中钻井液的性能[2]及管路循环会造成影响；还会堵塞钻柱在隔水管、防喷器或是套管各处附近的地层，阻碍了钻柱的移动[3]，有的深水钻井作业曾出现过防喷器不能解脱的现象。
因此研究高压低温下对水合物生成的影响因素十分必要。
目前的水合物抑制方法主要有除水法、加热法、降压控制法、添加化学抑制剂法[4]，抑制剂的影响主要是考虑小于10 MPa 和低温下水合物的生成情况[5-6]。
研究了高压（10 MPa 以上）低温下水合物的生成因素，包括搅拌时机、LDHI （PVCap)对水合物的生成的影响和过冷度、过冷时间对水合物抑制剂抑制效果的影响，并研究了不同浓度黄胞胶是否对水合物的生成具有抑制效果。
冰点以下甲烷水合物的合成和分解实验研究的开题报告
冰点以下甲烷水合物的合成和分解实验研究的开题报告一、研究背景甲烷水合物是一种在深海沉积物或寒带湖泊沉积物中广泛存在的天然气水合物。
它是由甲烷分子和水分子结合而成的晶体，由于其高能量密度和可再生性，对于人类能源问题具有重要意义。
然而，甲烷水合物在常温常压下是一种不稳定的物质，一旦温度或压力条件发生改变，很容易发生分解和气态甲烷释放。
因此，研究甲烷水合物的合成和分解规律对于了解其在自然界中的形成和分布以及在能源领域的应用具有重要意义。
二、研究内容本研究将通过室内实验模拟甲烷水合物在冰点以下的形成和分解过程。
具体研究内容包括：1. 合成甲烷水合物：通过在高压下将甲烷气体和水混合，然后降温至冰点以下，观察甲烷水合物的形成过程。
2. 分解甲烷水合物：通过在常温常压下加热甲烷水合物，观察其分解过程，并测量释放甲烷气体的数量。
3. 影响甲烷水合物形成和分解的因素：对不同压力、温度、水合物成分等条件下的甲烷水合物形成和分解过程进行比较研究，寻找影响其形成和分解的关键因素。
三、研究方法本研究将通过高压装置、恒温恒湿箱、热重分析仪、气相色谱仪等实验设备开展实验研究。
具体步骤包括：1. 准备甲烷气体和蒸馏水，并利用高压装置将其混合起来。
2. 将混合物降温至冰点以下，观察甲烷水合物的形成过程，并用恒温恒湿箱控制温度和湿度。
3. 在常温常压下，将合成的甲烷水合物加热至一定温度，观察其分解过程，并用热重分析仪和气相色谱仪测量释放的甲烷气体的数量和结构。
4. 基于实验结果，比较不同压力、温度、水合物成分等条件下的甲烷水合物形成和分解，分析影响其形成和分解的关键因素。
四、研究意义本研究将通过室内实验模拟甲烷水合物的合成和分解过程，揭示其形成和分解的规律和影响因素。
这对于了解甲烷水合物在自然界中的分布和形成机制，以及在能源开发中的应用具有重要意义。
同时，本研究还可为进一步研究和开发甲烷水合物提供实验依据和理论基础。
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3本文受到国家“863”计划“天然气水合物勘探开发关键技术”子课题(编号:2006Aa09A20923)的资助。
作者简介:张卫东,1968年生,副教授,油气井工程博士研究生;地址:(257061)山东省东营市中国石油大学石油工程学院。
电话:(0546)8394665。
E 2mail :wdzhang @聚乙烯基己内酰胺抑制甲烷水合物的实验研究3张卫东 尹志勇 刘晓兰 任韶然(中国石油大学・华东) 张卫东等.聚乙烯基己内酰胺抑制甲烷水合物的实验研究.天然气工业,2007,27(9):1052107. 摘 要 研发水合物动力学抑制剂(KHI )部分替代传统的热力学抑制剂是近年来国内外水合物研究的热点之一。
聚乙烯基己内酰胺(PVCap )是目前最佳的KHI 主剂之一。
研究其水合物抑制机理、效果、实验评价方法、配方及现场应用条件具有重要意义。
为此,利用高压搅拌式实验仪对聚乙烯基己内酰胺(聚醚类作助剂)对甲烷水合物生成的抑制性能进行了实验研究。
结果表明:PVCap 具有较好的水合物抑制效果,在低剂量(有效质量分数小于3%)时,浓度越大其抑制效果越好。
同时研究了流动条件(搅拌速率)对实验结果的影响,发现在不同的搅拌速率下,抑制剂的抑制效果大不相同。
另外发现,过冷度越低抑制时间越长,但过冷度超过10℃后,PVCap 的水合物抑制效果就变得不明显。
主题词 天然气 水合物 动力学 水化抑制剂 温度 在天然气生产和运输过程中,尤其是产出气体含有饱和水蒸气时,遇到寒冷的天气很容易形成水合物堵塞管道、阀门和处理设备[1]。
特别在海上,通常要将混合油气流体输送一定距离才能进行脱水处理,这样海底的低温使得管道里很容易形成水合物,从而造成油气管道及其他输送管线的堵塞[2]。
现在油气工业中普遍采用注入甲醇、乙二醇等热力学抑制剂来抑制天然气水合物的生成。
工艺方法耗资高(原因是添加量非常大,通常会占到水相的10%～60%),抑制剂成本占到了生产总成本的5%～8%,并且使用此类抑制剂还面临着环境保护问题[3]。
因此,国内外学者一直在研究开发新的动力学抑制剂[426]。
动力学抑制剂的特点是加入量少,不会影响水合物形成的热力学条件,但它可在一定条件下推迟水合物成核或结晶,从而使管线中井流物在其温度低于水合物形成温度若干度下流动,从而避免了水合物堵塞问题[7]。
在现已开发的水合物动力学抑制剂中,性能较好的有:N 2乙烯基吡咯烷酮(PV P ),N 2乙烯基己内酰胺(PVCap ),以及N 2乙烯基吡咯烷酮、N 2乙烯基己内酰胺、N ,N 2二甲氨基异丁烯酸乙酯的三元共聚物(VC 2713)[8]。
笔者主要研究添加了PVCap 为有效成分的动力学抑制剂体系下,甲烷水合物的生成情况。
一、实验装置及过程 1.实验装置 实验装置如图1所示。
主要包括高压反应釜、恒温水浴、温度与压力测量仪表和数据采集系统等。
反应釜由不锈钢材料制成,容积为1L ,最大工作压力为20M Pa ;恒温水浴温度控制范围为-21～90℃,控制精度为±0.5℃;压力传感器量程为0～20M Pa ;铂电阻测量范围为-20～120℃,精度±0.1℃。
图1 水合物抑制剂实验装置图1.储气瓶;2.数据采集仪;3.高压反应釜;4.恒温水浴;5.进气阀;6.单向阀;7.真空泵;8.搅拌装置;9.铂电阻;10.压力传感器;11.保温水套。
2.材料与试剂 实验所用甲烷气由济南德洋特种气体有限公司第27卷第9期 天 然 气 工 业 储运与集输工程提供,纯度为99.9%;实验用水为实验室制蒸馏水;实验所使用PVCap为主体(醚类化合物为助剂)的低剂量动力学抑制剂来自德国BSA F。
3.实验过程 ①实验前对反应釜用蒸馏水进行清洗;②将提前配置好的抑制剂水溶液加入反应釜中,并抽真空;③通入甲烷气体并加温至35℃;④开启搅拌装置并进行降温。
二、实验结果及其分析 1.PVCap具有抑制性能 首先对PVCap的抑制效果进行了验证,在压力8～8.5M Pa、温度3.5～4℃、搅拌转速500r/min时,未添加抑制剂与添加了2%抑制剂的水合物生成曲线(数据采集仪每半分钟取一组温度、压力数据)分别如图2、3所示。
图2 未添加抑制剂时水合物的生成曲线图图3 添加2%抑制剂时水合物生成曲线图 水合物剧烈生成时,甲烷气迅速消耗,导致装置内压力迅速降低;同时由于水合物形成是一个放热反应,因而反应体系温度有所升高,所以,图2、3中压力降低温度升高处即是水合物剧烈生成处。
从这两个图可以看出,未添加抑制剂时,水合物在温度降低阶段就迅速形成,添加了抑制剂以后,出现了温度和压力的稳定阶段,即为抑制剂抑制水合物生成的阶段,其抑制时间的长短反应了抑制效果的好坏。
可以看出,该类抑制剂具有良好的水合物抑制效果。
2.转速对抑制效果的影响 在实验过程中,发现水合物生成反应釜的搅拌情况对于水合物的形成有着非常重要的影响。
加入1%抑制剂,压力8M Pa,温度4℃,不同转速下的实验结果如表1及图4、5。
表1 不同转动速率下水合物形成表转速(r/min)水合物抑制情况200超过20h未形成3003h后开始缓慢形成,无剧烈压力降低,温度升高不明显(如图4)400形成曲线较明显,抑制时间3.2h500抑制时间2.4h600抑制时间1.2h700没有抑制效果,在降温过程中即形成水合物(如图5)图4 转速为300r/min时加剂体系水合物的生成图图5 转速为700r/min时加剂体系水合物的生成图 可见,搅拌对水合物形成的影响非常重要。
因为水合物生成的实质是气体与水作用的一个传质、传热过程。
传质和传热条件是影响水合物生成的两个重要因素[6]。
当搅拌速率加大时,水气交界面激荡加剧,提高了甲烷气体与液相的交换速率,同时提高了系统的传热速率,大大加快了反应的进程,降低了抑制剂的抑制效果。
因而在抑制剂评价实验过程中,需要根据具体设备情况选择恰当的转速。
在上述实验的基础上,确定以较利于水合物形成的转速500r/min作为本实验设备下抑制剂效果评价条件。
3.不同加剂量的抑制效果 动力学抑制剂所加浓度较低,一般不超过3%(质量百分比)。
我们测量了在海底温度压力(即压力8～8.5M Pa,温度4℃左右,过冷度约为8℃)和・601・储运与集输工程 天 然 气 工 业 2007年9月转速500r/min 的条件下,不同动力学抑制剂浓度对水合物生成的抑制时间,结果为抑制剂浓度(质量百分比)分别为0%、1%、2%、3%的抑制时间分别为0、2.4、6.8、9.6h 。
从实验来看,在小于3%的范围,所加抑制剂浓度越大其抑制效果越好。
4.不同过冷度对抑制效果的影响 加入3%抑制剂情况下,抑制时间与过冷度的关系如图6所示。
图6 抑制时间与过冷度的关系示意图 在实验过程中,过冷度为水合物形成驱动力的主要衡量标准。
从图6可以看出,过冷度越低,水合物抑制时间越长。
过冷度增高时水合物抑制时间急剧缩短,过冷度达到10℃以上抑制效果就不明显,达到12℃时,抑制剂基本失去抑制效果。
原因是目前动力学抑制剂的分子结构尚不够理想,在高过冷度的情况下,失去了抑制剂的抑制活性[7]。
三、结 论 通过实验,发现PVCap 抑制剂对甲烷水合物的形成具有良好的抑制效果。
在质量分数小于3%的情况下,其所加浓度与抑制效果成正比。
如相同条件下,抑制剂浓度为1%时抑制时间只有2.4h ;浓度增加到3%,就能达到9.6h 。
在旋转搅拌条件下,转速对于水合物的形成和抑制具有非常重要的影响,水气界面的激烈搅动可以促进水合物的快速形成,降低了抑制剂的抑制效果,因而在进行模拟现场管道状态实验时应注意流动状态的选择。
过冷度对于抑制剂的抑制效果影响显著,过高的过冷度会使水合物动力学抑制剂失去抑制效果,实验表明以PV 2Cap 做主剂的水合物动力学抑制剂所能发挥作用的过冷度范围不超过10℃。
参 考 文 献[1]喻西崇,郭建春,赵金洲,等.井筒和集输管线中水合物生成条件的预测[J ].西南石油学院学报,2002,24(2):65267.[2]王书淼,吴明.管内天然气水台物抑制剂的应用研究[J ].油气储运,2006,25(2):43246,52.[3]吴德娟,胡玉峰,杨继涛.天然气水合物新型抑制剂的研究进展[J ].天然气工业,2000,20(6):95298.[4]N IMAL AN G ,ROB ER T A.Modelling hydrate forma 2tion kinetics of a hydrate promoter 2water 2natural gas sys 2tem in a semi 2batch spray reactor [J ].Chemical Engi 2neering Science ,2004(59):384923863.[5]KELL AND M A.A new generation of gas hydrate inhib 2itors [J ].SPE 30695,1995.[6]ARJ MANDI M ,REN S R.Design and testing of lowdosage hydrate lnhibitors for deep off shore operations [C ].Presented at 4th International Conference on G as Hydrate.J apan ,19223May ,2002.[7]TAN G CU IPIN G ,FAN SHUANSHI.Influence ofchemical additives on gas hydrate formation [J ].化工学报,2003(54):37240.[8]L EDER HOS J P.Effective kinetic inhibitors for naturalgas hydrates [J ].Chem Eng Sci ,1996(51):122121229.(修改回稿日期 2007207227 编辑 赵 勤)第27卷第9期 天 然 气 工 业 储运与集输工程 N A TU R A L GA S I N D US T R Y,vol.27,no.9,2007 September25,2007 EXPERIMENTAL STU DY OF POLYVIN YLCAPR OLACTAN AS KINETIC METHANE H YD RATE INHIBI2 T ORZHAN G Wei2dong,YIN Zhi2yong,L IU Xiao2lan,REN Shao2ran(China University of Pet roleum・East China).N A T U R.GA S I N D.v.27,no.9,pp.1052107,09/25/2007.(ISSN100020976;In Chinese) ABSTRACT:The researches and development of the kinetic hydrate inhibitors(KHIs)have attracted great attentions which aim at taking the place of the traditional thermal hydrate inhibitors.Polyvinylcaprolactan(PVcap)is one of the best KHIs found so far in industry.The researches on its mechanism,performance,laboratory appraisal method,formula,and the on2site application are of great importance.In this paper,the inhibition performance of PVcap solutions on methane hydrate was evalu2 ated by using a high pressure stirring2tank reactor.Experiment results showed that in relatively low PVcap concentration range (e.g.less than3%wt),the inhibition efficiency of PVcap solutions(added with other synergetic chemicals)increased with PVcap concentration.It also found that the performance of PVcap solutions(hydrate induction time)is not stable and is affect2 ed by many factors,such as stirring rate and sub2cooling.High stirring rate can reduce the effect of PVcap on hydrate inhibi2 tion.Moreover,PVcap’s performance is also greatly affected by the degree of sub2cooling,the higher the degree of sub2cooling is,the shorter the hydrate induction time will be.However,the effect of PVcap on methane hydrate formation became insignif2 icant when the degree of sub2cooling is over10℃.SUB JECT HEADING S:natural gas,gas hydrate,kinetic,hydrate inhibitor,degree of sub2coolingZHANG Wei2dong(adjunct professor),born in1968,is now studying for a Ph.D degree about oil and gas well engineering. Add:China University of Petroleum・East China,Dongying City,Shandong Province257061,P.R.ChinaT el:+86254628394665 E2m ail:wdzhang@HIGH AN D LOW PRESSURE G AS G ATHERING TECHN OLOG Y AN D TWO2PHASE FLOW SIMU LATION IN SEBEI22G AS FIE LDZHAN G Wei,GAO Hai2mei(Qinghai Branch Company of China Pet roleum Engineering Co.,Lt d.). N A T U R.GA S I N D.v.27,no.9,pp.1082110,09/25/2007.(ISSN100020976;In Chinese) ABSTRACT:Sebei gas field,belonging to Qinghai oil field,is one of the biggest continental gas fields in China,and Sebei22as one of its main fields possessed of82.633billion m3(geologic reserves)by the end of2002.The ground surface engineering works for gas gathering started in2005in Sebei22gas field,and on May29,2007,the Sebei2G ermu gas transmission duplica2 ting pipeline was completed and put into operation,which symbolized that Qinghai oil field had improved its gas transmission capacity to a high degree.This study first introduced high and low pressure gas gathering technology in Sebei22gas field,and listed up many operation parameters such as flow capacity,pressure,and temperature after calculation works on heating and hydraulic power of the gathering network.Through simulating on two2phase flow state under different working situations of high and low pressure gas gathering network,this study obtained the longest allowable closing time under accidents for each section of pipelines,and then forecasted on the liquid2bearing content when pipelines started up after close.This paper will pro2 vide references for management on proper operation works especially under accidents in other gas fields.SUB JECT HEADING S:Qinghai oil field,Sebei22gas field,gas gathering technology,pipeline network,two2phase flow,simu2 lationZHANG Wei(senior engineer),born in1972,graduated in oil and gas storage and transmission from the former Southwest Pe2 troleum Institute in1996with a B.Sc.degree,and then got an MBA degree f rom the Business Management College of North West China University in2004.He is now the assistant of general director of Qinghai Branch Company of China Petroleum En2 gineering Co.,Ltd.Add:Qinghai Branch Company of China Petroleum Engineering Co.,Ltd.,Dunhuang City,Gansu Province736202,P.R. China/e/abstracts.asp 17 。