不同饱和度的天然气水合物降压分解实验

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降压法开采天然气水合物藏物理模拟相似准则分析

白玉湖李清平李相方
（中海石油研究中心；２中国石油大学（京）油天然气工程学院）１北石
摘要考虑降压法开采天然气水合物藏中所涉及到的水合物分解动力学过程、多相渗流过程、相变及传热等几个重要因素，导出了三维降压法开采水合物藏物理模拟实验应满足的相似准则，推并对各个相似参数的物理意义进行了分析。
Ｖ・（ＶＴ）一ｒｈＨＫｈＡ
第一作者简介：玉湖，，程师，０６年获中国科学院力学研究所流体力学专业博士学位，在中国海洋石油研究中心博士后科研工白男工２０现作站从事天然气水合物开采及灾害分析、聚合物驱等多相渗流方面的研究工作。地址：京市东城区东直门外小街６号海洋石油大厦１Ｏ北５ｌ室
此，然气水合物被认为是一种很有前景的清洁能天源口］。很多研究者进行了大量的水合物分解室内实验ｌ］但少有实验是建立在相似原理基础之上，５，究其原因可能是因为水合物分解涉及很多复杂机理，而现在的理论不能很好地解释水合物分解过程。
（编：００７。电话：ｌ邮１０２）ＯＯ一８５３２。ＥｍａｌＢｉｈ＠ＣＯＣｃｍ．ｉ４２７９ｉａｙ２ＩＯ．ｏｃ。：ｑｑ

天然气水合物降压分解传热特性分析

气率越快，对产气总量影响不大。但关键词：天然气水合物；降压开采；控制机理；传热分析中图分类号：ＴＥ６７２文献标识码：Ａ
ＨｅｔＴｒｎｆｒＡｎｌｓｓ０ｔｒ１ＧａｙｒｔａａｓｅａｙｉｆＮａｕａｓＨｄａｅ
ｏｅｔ — ｄｍｅｓｏａｄｌｎｎｌｚｄｔｅｃａｇｆｔｍｐｒｔｒ，ｒｓｕｅｈｄａｅｓｔｒｔｎａｄｃｍｕａｉｅｇｓｐｏｕｅｎｗｏｉｎｉｎｌｍｏｅ，ａｄａａｙｅｈｈｎｅｏｅｅａｕｅｐｅｓｒ，ｙｒｔａｕａｉｎｕｌｔａｒｄｃｄｏｖ
天然气水合物降压分解传热特性分析
宋永臣，梁海峰，王正
（连理工大学教育部海洋能源利用与节能重点实验室，辽宁大连１６２）大１０４
摘
要：天然气水合物广泛存在于海底和冻土等极地环境中，未来潜在的新型天然气能源。ｔｔａｓｅｏｎａｙｃｎａｆｃｖｒｙｈｄａｅｄｓｏｉｔｏａｅｎｅｔａｅｈｓｏｔｏｃａｉｍｓｕｌｙｒｔｓｅｈａｒｎｆｒｂｕｄｒａｆｅｔｏｅｌｙｒｔｉｓｃａｉｎｒｔ．Ｉｖｓｉｔｄｔｅｅｃｎｒｌｍｅｈｎｓ，ｂｉｇｔ

天然气水合物二次生成及渗透率变化对降压开采的影响

天然气水合物二次生成及渗透率变化对降压开采的影响在对天然气水合物二次生成及渗透率变化内容进行探究时，应当以其变化为基础，构建出一个较为完整的天然气水合物降压开采的数学模型结构。

科学合理的使用数学模型，深入的探究水合物二次生成以及渗透率等方面对其的影响。

经过实验可以得出，天然气水合物二次生成的位置主要集中在降压产气出口的周围，且其所产生的二次水合物现象会导致其某部位的水合物饱和度等发生变化，且其变化趋势尤为明显。

标签：天然气水合物；降压；水合物二次生成天然气水合物是自然界中一种常见的结晶状的化合物，该化合物被广泛的分布在冻土地层，将其分解可以收获到天然气，且其资源数量也比较大，其已经被完全的认定为新世界存在的一种潜力比较大的清洁能源，更是引起了社会各界的关注。

近些年来，我国已经在很多地区都找到了天然气水合物，高效的使用这些水合物，大力开展水合物的研发工作。

现阶段，天然气水合物的主要开采方式分别为热采法以及降压法等，其开采方式主要对其天然气水合物的温度以及压力等条件进行探究，改变水合物的平衡条件。

1 水合物开采方法天然气水合物开采方法的基本思路是利用各种手段打破水合物稳定带的平衡条件，促使水合物在储层内分解，然后将分解的甲烷气回收到地面。

这些开采方法包括：降压法、热激活法、添加化学试剂法、水力提升法。

降压法是通过降低储层压力打破天然气水合物的稳定存在条件而促使其分解，这种方法最大的特点是不需要昂贵的连续激发，仅通过提取速度就可以控制储层压力，进而控制水合物的分解。

尤其是水合物层之下存在游离气时，降压法是最有效的。

前苏联Messoyakha气田的开采实践证明了这一方法是可行的。

当水合物层下部无游离气层时，可利用热激活等方法人为在水合物层内形成一个“气囊”，然后通过降压抽取“囊”内的气体来开采天然气水合物。

水力提升法的工作原理是由海底采矿车把海底表层的水合物输送到矿石中继仓，再由矿浆泵逐级将天然气水合物输送到地面，在地面分解水合物并回收气体，而整个系统是封闭的。

甲烷水合物降压分解温度分布规律实验研究

甲烷水合物降压分解温度分布规律实验研究摘要：天然气水合物作为一种非常规能源，由于资源量巨大，引起国内外学者的广泛关注。

目前降压法是被公认的最可行的开采水合物的方法，但是，水合物分解的吸热特性会大规模降低地层温度，同时也会降低井的流率。

造成较大的自保护效应，令水合物分解难以继续。

本文进行了水合物模拟降压开采实验研究。

得出了水合物分解导致储层降温的分布规律。

关键词：水合物降压法温度分布模型实验天然气水合物是一种近来热点研究的新型替代能源，以其资源量巨大、燃烧清洁无污染等优点，吸引了国内外众多能源工作者的关注。

一、水合物分解过程描述在水合物分解过程中，存在三个压力：地层原始压力Pe，水合物分解压力Pd以及井底压力Pw。

且Pe>Pd>Pw。

在地层打开之前，水合物地层压力为Pe，且在水合物相平衡压力之上。

地层打开后，井筒压力降低为Pw，且在水合物相平衡压力之下。

水合物开始分解，并向前推进。

在地层压力降低到水合物相平衡压力Pd之前，地层中为水的单相渗流。

水合物完全分解后，地层孔隙内为气水两相流动。

在水合物分解开始后到水合物完全分解完毕过程中，为水合物分解过程，其中有气水两相渗流及水合物分解，渗流过程的复杂。

二、水合物降压分解实验研究实验装置如图1所示：主要包括填砂反应器、围压系统、注气供水系统、超声波和电阻测量、温度与压力测量、气液测量装置和数据采集系统等。

装置的核心是高压反应器，容积为4.25L，最大工作压力25MPa。

高压反应器的密封主要由橡胶套围压来实现。

反应器内的温度由6个Pt100铂电阻测量，压力由0.25级精度的压力传感器测量。

活塞容器容积2L，最大承压32MPa。

平流泵流量范围0-40ml/min，最大压力可达到25MPa。

1.反应釜；2.低温温控系统；3.高压泵；4.3.5%盐水；5.数据采集器；6.计算机；7.围压系统；8.蒸馏水；9.平流泵；10.活塞容器；11.开采系统；a.温度1点；b.温度2点；c.温度3点；d.温度4点；e.温度5点；f.温度6点图1水合物室内生成与模拟开采实验装置示意图首先利用该套装置合成天然气水合物，稳定2-3天之后进行降压开采。

天然气水合物藏降压开采数值模拟研究

１模型建立
平缓的，在地层深处和井底处压差不是很大。这是因为生产井射
孔在整个天然气层，而不是水合物层。由于天然气层中没有固态
水合物存在，因此地层绝对渗透率较高，导致了压力在整个平面上都传播较快。
基于天然气水合物的分解流动特性，以及相关的渗流理论
洁净能源。目前，天然气水合物的基础研究方面已经取得了较大的进
２．地层压力分布规律．１２图１为生产８０天时的地层压力平面分布图。从图中可以０
展。综合各国科学家提出的开采技术，主要包括：热法、加降压
法、注化学剂、Ｏ置换法、Ｃ斜井法、开矿法等。在开采数值模拟研
层分上下两层，上层为水合物层，层为天然气层，下上层含有甲
烷、、水水合物，下层仅含有甲烷和水。现将储层划分为９９２的＊＊网格模型，ｘ方向和Ｙ方向各划分９个网格，在每个网格长宽均图２生产８０天时地层温度分布平面图０
以及能量守恒方程：
旦一Ｃ＝［・
ｏｔｔ
图１生产８０天时地层压力分布平面图０
姗＋・Ｖ｛［
ｉＩ△ＨＩｑＣＴｑＣＴｎ・＋ｗＷ＋ｇｓ
ｐＷ＋
Ｔ・ＨＡｈ＋
２开采模拟计算
２１型参数．模
考虑三维天然气水合物层，长宽均为４０厚度为１ｍ。储５解需要吸收大量的热量，而越靠近井底处地层能量补充越缓慢，因此便在井底附近形成了低温分布；二，第越靠
伽啪

天然气水合物合成及降压开采实验研究

天然气水合物合成及降压开采实验研究Experimental Studies for Formation and Decomposition by Depressurization of Natural Gas Hydrate【摘要】天然气水合物作为潜力巨大的优质、洁净替代能源,其合成和降压开采的研究具有重要的理论和实践意义。

本论文综合运用分析、实验和计算等方式,系统研究了多孔介质中天然气水合物储层的渗透率与水合物饱和度的关系,分析了多孔介质中水合物合成和降压开采的规律。

在参考其他学者文献的基础上,进行了多组多孔介质中水合物的合成实验。

通过改变注入气水总量、注入气量和注入水量三种方式来改变水合物在多孔介质中合成的初始压力,分析初始压力对多孔介质中水合物合成的影响,初始压力越高、气体越充足的条件下,水合物合成量越大,合成完成所需要的时间越长。

通过改变每次实验的环境温度,分析了温度对多孔介质中水合物合成量和合成速率的影响,实验数据表明,在实验温度范围内,温度越低,水合物合成量越大,所需要的时间也较长。

在大粒径的陶粒和小粒径的石英砂两种介质进行了水合物合成实验,经计算分析得到,粒径较小时,合成过程较慢,合成速率变化有多个波峰,水合物有几次剧烈合成过程,粒径较大时,合成过程较快,合成速率变化有一个波峰,有一次剧烈合成过程。

用本实验中得到的数据拟合了前人的水合物藏渗透率与水合物饱和度间的关系式,验证了这些关系式的有效性,同时... 更多【Abstract】As a greatly potential alternative energy resource, natural gas hydrate (NGH) is of high quality and burns clean. The studies about the formation and decomposition technologies of NGH have great significance in view of theory and practice. Through experiments, analysis and calculation technology, the relationship between permeability and NGH saturation, the law of formation in porous medium, and decomposition of NGH by depressurization in porous medium were discussed in this paper.On the base of... 更多【关键词】天然气水合物；合成；渗透率；降压开采；【Key words】Natural Gas Hydrate；formation；permeability；decomposition by depressurization【作者基本信息】中国石油大学，油气田开发工程，2009，硕士【网络出版投稿人】中国石油大学【网络出版年期】2010年03期【分类号】P744.4。

多孔介质中天然气水合物降压开采影响因素实验研究

ｍａｅｐｅｓｒｓｃｒａｎｈｌｗｒｔｅｄｐｅｓｒｚｇｒｔｓｈｉｈｒｈｅｃｎｆｃｕｌｔｅｇｓｐｏｕｔｎｉｗｅｔｒｓｕｅｉｅｔｉ．Ｔｅｓｏｅｅｒｓｕｉｉａｅｉ，ｔｅｈｇｅｅｐｒｅｔｃｍｕａｉａｒｄｃｉｓｈｎｈｎｔｏａｖｏ
ｐｒｕｄａｗｒａｒｅｕｓｎｅｔｐｆａｐｒｔｓｓｌｄｓｇｅ．Ｄｆｒｎｆｕｎｅｆｃｏｓｗｅｅａａｙｅ．Ｕｎｅｏｏｓｍｅｉｅｅｃｒｄｏｔｕｉｇａｎｗｅｏｐａａｕｅ — ｅｉｎｄｉｙｆｉｅｅｔｎｅｃａｔｒｒｎｌｚｄｆｉｌｄｒ
明显。
关键词：天然气水合物；降压开采；影响因素；降压速度；降压幅度
中图分类号：Ｅ３５Ｔ７文献标识码：Ａ
Ｅｘｅｉｅａｅｅｒｈｏｉｆｕｅｃａｔｒｆｎｔｒｌｇｓｈｙｒｔｐｒｍｎｔｌｒｓａｃｎｎｌｎｅｆｃｏｓｏａｕａａｄａｅｐｒｄｔｏｙｄｐｒｓｕｒｚｎｇｉｏｏｓｍｅｉｏｕｃｉｎｂｅｅｓｉｉｎｐｒｕｄａ
ＳａｄｎＰｏｉｃ，Ｃｉａｈｎｏｇ＇ｖｎｅｈｎ）ｒ
Ａｂｔｃ：ｈｈｓａｓｕａｏｘｅｍｅｔｏａｒａｈｄａｅＮＨ）ｐｏｕｔｎｂｅｒｓｒｉｇｉｓｎ —ａｋｄｓｒｔＴｅｐｙｉｌｉｌｉｅｐｒｎｓｆｔａｇｓｙｒｔ（Ｇａｃｍｔｎｉｎｕｌｒｄｃｉｙｄｐｅｓｉｎａｄｐｃｅｏｕｚｎ

天然气水合物藏降压开采流固耦合数值模拟研究

天然气水合物藏降压开采流固耦合数值模拟研究一、综述天然气水合物（NGH）作为具有巨大潜在能源价值的未来能源，其勘查与开发受到了全球范围内的广泛关注。

NGH的开采过程中面临着诸多技术挑战，如储层伤害、降水诱发滑坡等。

为了克服这些问题，实现安全高效的开发，本文首先对近年来NGH藏降压开采过程中的流固耦合现象进行了综述，在了解现有研究成果的基础上，分析了目前研究中存在的主要问题和不足，并提出了本论文的研究目的和意义。

1. 天然气水合物的形成与分布天然气水合物，作为一种重要的潜在替代能源，备受全球关注。

它是由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状结晶物质。

这种物质在自然界中广泛分布在深海或陆域的永久冻土区，主要由甲烷、乙烷、丙烷等烃类气体与水分子组成。

关于天然气水合物的形成机理，目前已有多种理论：一是动力学机制，认为水合物的形成是天然气分子在特定温度和压力条件下，与水分子发生化学反应，通过动力学过程逐渐积累而形成；二是热力学机制，强调在高温高压条件下，天然气与水分子间的相互作用导致水合物的稳定存在。

尽管天然气水合物的形成机制尚不完全清楚，但大量研究表明，水合物的形成受到多种环境因素的影响，如温度、压力、气体成分、含盐度、杂质以及地质构造等。

在深海环境中，高压力、低温和充足的液态水为水合物的形成提供了有利条件。

天然气水合物的分布范围广泛，从浅海到深海，甚至北极和南极的冰层下，都有可能找到它的踪迹。

全球已知的最大的水合物矿床位于俄罗斯西伯利亚的维特洛克海盆，该地区的水合物储量估计超过1000万亿立方米。

我国南海神狐海域也发现了巨量的水合物资源，为我国天然气水合物的研究和开发提供了重要依据。

值得注意的是，水合物的分布并不均匀，它往往与地质构造和油气藏密切相关。

在油气藏发育区，由于地层中的油气和水合物具有相似的高压和低温条件，它们可以相互作用形成互层的天然气水合物和石油天然气混合储层。

水合物还可以与盐岩、砂岩等地质结构相互作用，形成富含盐岩气的水合物储层。

水合物降压分解的实验及数值模拟

维普资讯
第５卷第６８期２０年６月０７
化
工
学
报
（ｉａＣｈｎ）
ＶｏＬ５８Ｎｏ．６
０７Ｊｎ２０ｕｅ
ＪｕｎｌｏＣｈｍｉａＩｄｓｒａｄＥｇｎｅｉｇｏｒａｆｅｃｌｎｕｔｙｎｎｉｅｒｎ
Ｅｘｅｉｅａｎｄｎｍｅｉａｔｄｅｆｎｔｒｌｇｓｈｄａｅｄｉｓｃａｉｎｐｒｍｎｔｌａｕｒｃｌｓｕｉｓｏａｕａａｙｒｔｓｏｉｔｏ
ｂｅｅｓｒｚｔ０ｎｄｆｅｅｃｌｄｒｔｅｅｖｉｓｙｄｐｒｓｕｉａｉｎｉｉｆｒｎｔｓａｅｈｙａｅｒｓｒｏｒ
水合物降压分解的实验及数值模拟
冯自平，沈志远，唐良广李小森，樊栓狮，李清平
，
（国科学院广州能源研究所，广东广州１６０中海石油研究中心，京１０２）中５０４；北００７
摘要：在天然气水合物一维分解模拟系统上进行模拟多孑介质中水合物降压分解的实验。在考虑天然气水合物Ｌ
ｅｐｅｉｎｔｌｄｔｘｒｍｅａａａ，ａｈｒｖｅｎｒｎｓｃｄｓｏｉｔｏｎｋｉｔｃｏｔｎｗａｎｈｅｏｒｅｆ１ｍｏｎｄｔｅｄｅｉｄｉｔｉｉｉｓｃａｉｎｅｉｓｃｎｓａｔｓｉｔｄｒｏ０ｌ・ｍ一・Ｐａ・Ｓ。ｗｈｉｈ～一ｃｗａｔｅｏｒｒｏｍａｎｉｕｌｓｈｒｅｄｅｓｆｇｔｄｅｏｗｅｔｎｈｔｅｉｅｆｏｒｈａｔａｄｒｖｄｒｍｂｕｌｈｙａｅｋｄｒｔｄｓｏｃａｉ．ｅｍｏｌａｓｕｇｓｅｈａｈｅｙｄａｅｄｉｓｉｔｏｎｋｉｅｉｓａｅｔｅｆｃｎｔｓｉｓｉｔｏｎＴｈｄｅｌｏｓｇｅｔｄｔｔｔｈｒｔｓｏｃａｉｎｔｃｈｄａｇｒａｆｅｔｏｈｅｇａｐｒｄｕｔｏｅｖｏｒｏｒｔｌｂｏａｏｙｓａｅｏｃｉｎｂｈａｉｆｈｅａｒｔｒｃｌｈｙｒｔｒｓｒｏｒｏｖｅｏｆｅｄｃｌｒｓｒｏｉｔｄａｅｅｅｖｉ．Ｈｗｅｒｆｒａｉｌｓａｅｅｅｖｒ，ｈｅ

沉积物中天然气水合物减压分解实验

沉积物中天然气水合物减压分解实验沉积物中天然气水合物减压分解实验天然气水合物是一种多组分、多相、多物理化学性质的复杂系统，主要由甲烷、烃类、水分子构成，通过分子筛结构相互作用而得到。

在沉积物中广泛存在，被认为是未来天然气资源的重要来源。

本文着重介绍沉积物中天然气水合物减压分解实验。

实验原理通过模拟沉积物中的天然气水合物的真实情况，进行实验室的地质模拟，可以研究水合物在不同条件下的分解特性和规律，有利于研究天然气水合物的形成、分解和开采方式。

实验中主要采用高压釜进行实验，采用不同的温度、压力条件，对水合物进行减压分解实验，研究水合物的分解动力学特性。

实验步骤1、实验前准备将釜体和釜盖清洗干净，用异丙醇洗涤干净阀门及压力计接口。

将粉末天然气水合物放入釜体内，并将釜盖放紧。

2、减压分解实验将釜体加热到实验温度，然后开始减压分解实验。

在减压分解过程中，要及时记录压力、温度等数据。

实验过程中需要连续控制减压速率和温度，以避免水合物过快释放甲烷引发安全问题。

3、实验结果根据实验记录，分析减压过程中天然气水合物随时间的分解程度，得到分解动力学曲线。

同时，也可以根据实验结果进行分析，研究分解的影响因素，例如温度、压力等。

实验注意事项1、实验过程中要注意安全，严格控制减压速度和温度；2、选择天然气水合物粉末的大小、形状和成分，可得到不同的实验结果；3、实验过程中要及时记录压力、温度等数据，以得到准确的实验数据。

总结沉积物中天然气水合物的减压分解实验是一项复杂的实验，需要掌握专业知识和技能。

通过实验，可以得到天然气水合物分解的动力学曲线，研究因素对分解的影响，为天然气水合物的研究和开发提供科学依据。

天然气水合物降压开采实验研究

强化开采措施。图５表２参１５关键词：然气水合物；平衡；天相降压开采
中图分类号：２２６ＴＥ４．
文献标识码：Ａ
Ｌａｏａｏｙｉｖｓｉａｉｎｏｅｓｒｅｅｏｂｒｔｒｎｅｔｇｔｏｆｐｒｓｕｅｄｖｌｐｍｅｔｏａｕａａｙｒｔｓｎｆｎｔｒｌｇｓｈｄａｅ
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石
２００６年４月
油
勘
探
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开
发
Ｖｏ．３Ｎｏ１３．２２１７
ＰＥＴＲＯｌＥＵＭＥＸＰＩＯＲＡＴＩＮＮＤＯＡＤＥＶＥＩＯＰＭＥＮＴ
文章编号：０００４（０６０ —２０１０ — ７７２０）２０１－４７
天然气水合物降压开采实验研究
郝永卯，薄启炜，陈月明，李淑霞
（．国石油大学（东）２中国石化油田勘探开发事业部）１中华；．基金项目：家自然科学基金资助项目（０００３；家８３基金项目（０４Ａ６１０国５４４０）国６２０Ａ１４）６摘要：了研究天然气水合物（为ＮＧＨ）压开采基本规律，用研制的ＮＧＨ合成与开采实验系统．究Ｎ降应研ＧＨ降压开采的相平衡和基本生产规律。用图形法测定了４个ＮＧＨ相平衡点，已有文献数据吻合很好，明了该实验装置和方法的可与说靠性。对于高孔高渗的多孔介质，平衡数据与反应釜水溶液中相平衡数据一致，进行Ｎ相在ＧＨ开采相平衡研究时，以可借用现有反应釜水溶液中ＮＧＨ的数据和模型。在实验模型条件下，降压开采是比较好的ＮＧＨ开采方法，气速率较高产且主要受压降速率控制。储集层压力控制和ＮＧＨ自保护效应是实际ＮＧＨ矿藏降压开采需要解决的关键问题。具有下伏游离气或同层伴生气的ＮＧＨ矿藏，克服以上两点不利提供了可能。另外，可以考虑注热水、化学剂等其他辅助为还注

不同饱和度天然气水合物加热分解界面变化规律

ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｔｅｒｆａｃｅｃｏｕｌｄｐｒｏｖｉｄｅｒｃｅｒｔａｉｎｐｒａｃｔｉｃａｌｇｕｉｄａｎｃｅｆｏｒｔｈｅｓａｆｅａｎｄｅｆｉｃｉｅｎｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｎａｔｕｒａｌ
ｇａｓｈｙｄｒａｔｅｒｅｓｅｒｖｏｉｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｎａｔｕｒａｌｇａｓｈｙｄｒａｔｅ；ｔｈｅｒｍａｌａｃｔｉｖａｔｉｏｎｒｅｃｏｖｅｒｙ；ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｔｅｒｆａｃｅ；ｉｎｉｔｉａｌｓａｔｕｒａｔｉｏｎ；ｍｏｖｉｎｇ
ｍａｌａｃｔｉｖａｔｉｏｎｒｅｃｏｖｅｒｙ．Ａｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｄｅｖｉｃｅｔｏｍｅａｓｕｒｅｔｈｅｎａｔｕｒａｌｇａｓｈｙｄｒａｔｅｈｅａｔｉｎｇｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｔｅｒｆａｃｅｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄａｎｄｕｓｅｄｔｏｔｅｓｔｔｈｅｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｔｅｒｆａｃｅｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｎａｔｕｒａｌｇａｓｈｙｄｒａｔｅｓａｔｕｒａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｎｔｈｅｎａｔｕｒａｌｇａｓｈｙｄｒａｔｅｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｔｅｒｆａｃｅｉｓｆｕｒｔｈｅｒａｎａｌｙｚｅｄｂｙｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．Ｒｅｓｕｌｔ
ｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈａｔｔｈｅｍｏｖｉｎｇｄｉｓｔａｎｃｅｏｆｎａｔｕｒａｌｇａｓｈｙｄｒａｔｅｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｔｅｒｆａｃｅｓｈｏｗｓａｎｅｇａｔｉｖｅｌｉｎｅａｒｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｗｉｔｈｉｔｓｉｎｉｔｉａｌｓａｔｕｒａｔｉｏｎａｎｄａｐｏｓｉｔｉｖｅｌｉｎｅａｒｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｗｉｔｈｔｈｅａｒｉｔｈｍｅｔｉｃｓｑｕａｒｅｒｏｏｔｏｆｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｔｉｍｅ．Ｔｈｅｎａｔ—

油气管道中水合物降压分解实验

2017年第36卷第10期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS·3569·化工进展油气管道中水合物降压分解实验宋光春1，李玉星1，王武昌1，姜凯1，施政灼 1，赵鹏飞2（1中国石油大学(华东)山东省油气储运安全省级重点实验室，山东青岛 266580；2中国石化集团新星石油有限责任公司，北京 100083）摘要：利用高压环道装置，以柴油、水、天然气为实验介质，在不同含水率（30%、70%、100%）等条件下进行管道内水合物的降压分解实验，研究水合物在油气管道中的降压分解过程。

根据实验中水合物形态的演化情况，分析了管道内水合物降压分解的过程和特性，并据此提出了水合物在管道内降压分解的简化物理模型。

该模型由4个独立部分组成：水合物在管壁上的分解，主要描述管壁水合物层的变薄、坍塌和脱落过程，气体运移通道和油包气泡结构会在上述过程中出现；水合物在纯水体系中的分解，主要描述管道内的水合物云团因水合物颗粒的不断上浮和分解而逐渐变薄直至消失的过程；水合物在水基体系中的分解，主要描述管道内的水合物云团因水合物絮体的不断上浮和分解而逐渐变薄直至消失的过程，该过程中液相分层现象会因水合物的分解而愈加明显；水合物在油基体系内的分解，主要描述絮状水合物云团因分解而整体收缩直至消失的过程，在该过程中会出现由水合物分解水向下沉降而形成的液相分层现象。

关键词：水合物；降压分解；形态；水合物层；水合物云团；物理模型中图分类号：TE88 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2017）10–3569–08 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2017-0197Experimental study of pipeline hydrate depressurization dissociationusing a high-pressure flow loopSONG Guangchun 1，LI Yuxing 1，WANG Wuchang 1，JIANG Kai 1，SHI Zhengzhuo 1，ZHAO Pengfei 2（1Shandong Key Laboratory of Oil-Gas Storage and Transportation Safety ，China University of Petroleum ，Qingdao266580，Shandong ，China ；2 SINOPEC Star Petroleum Co.，Ltd.，Beijing 100083，China ）Abstract ：To investigate pipeline hydrate depressurization dissociation ，a high-pressure flow loop was used where hydrate depressurization dissociation experiments were performed from natural gas + diesel oil + water systems for three different water cuts （30%，70% and 100%）. Based on the experimental data of hydrate macroscopic morphologies ，the processes and characteristics of pipeline hydrate depressurization dissociation were analyzed and a simplified macro physical model including four independent parts was proposed accordingly. For hydrate dissociation on the pipe wall ，it mainly includes the processes of hydrate layer thinning ，collapsing and falling off. Gas migration pathway and G/O （gas bubble in oil ） structures could be observed during these processes. For hydrate dissociation in water systems ，the thickness of hydrate cloud would gradually decrease under the combined action of hydrate particle dissociation and floating up. For hydrate dissociation in water-dominated systems ，the thickness of hydrate cloud would gradually decrease under the combined action of hydrate floccule dissociation and floating up. In addition ，liquid stratification phenomenon would be gradually enhanced第一作者：宋光春（1992—），男，博士研究生，主要从事深水流动安全保障方向研究。

天然气水合物分解机理及调控方法研究

天然气水合物分解机理及调控方法研究天然气水合物（NGH）是一种在极低温和高压条件下形成的天然气和水分子结合的固态晶体。

NGH的分解机理及相关调控方法一直是研究的热点之一。

本文将会从NGH分解机理及调控方法的研究现状、存在的问题及未来发展方向等方面展开阐述。

NGH的分解机理是一个复杂的过程，包括物理化学反应、温度、压力等多种因素的影响。

在常规条件下，NGH需要通过提高温度或减小压力来实现分解。

NGH分解主要包括温度驱动、压力驱动及添加助剂等多种方式。

温度驱动是通过提高系统温度来实现NGH的分解，而压力驱动则是通过降低系统压力来促进NGH的分解。

添加助剂能够改变NGH的分解动力学过程，从而实现分解过程的调控。

NGH分解过程中存在一些问题需要解决。

首先是NGH分解速度较慢，这导致在工业上难以实现高效率的NGH分解。

其次是NGH分解过程中产生的水会影响天然气的流体性质，增加了天然气的处理难度。

NGH分解过程中的温度和压力条件较为严苛，这也增加了NGH的分解成本。

研究NGH分解机理及调控方法对于提高NGH的分解效率、降低成本具有重要意义。

值得注意的是，NGH的分解机理及调控方法的研究已经取得了一些进展。

部分研究者通过实验和模拟得出了NGH分解过程中的关键参数，揭示了NGH分解的物理化学过程。

利用添加助剂、改变反应条件等方法，也实现了NGH分解过程的调控。

这些研究为NGH分解机理及调控提供了理论基础和实践指导。

未来，NGH分解机理及调控方法的研究仍面临一些挑战。

如何实现NGH分解过程的高效率、低成本仍然是一个亟待解决的问题。

探索新的NGH分解机理及调控方法，如利用催化剂、开展微观层面的研究等，也是未来的发展方向。

结合工业实际需求，开展NGH分解技术的工程应用也是未来研究的重点之一。

NGH水合物分解机理及调控方法的研究具有重要意义，对于提高天然气的获取效率、降低生产成本具有重要意义。

在未来的研究中，需要充分发挥理论研究和实践探索的优势，明确NGH分解过程中的关键参数及调控方法，推动NGH 分解技术的发展。

不同饱和度天然气水合物加热分解界面变化规律

不同饱和度天然气水合物加热分解界面变化规律孙可明;王婷婷;翟诚;辛利伟;范楠【摘要】针对热激法开采过程中水合物分解界面变化影响水合物安全高效开采的问题,运用实验分析、理论研究和数值模拟相结合的方法,自制水合物加热分解界面测量实验装置,进行不同初始饱和度水合物加热开采过程中分解界面变化的实验研究,并通过数值模拟进一步分析温度对水合物分解界面的影响.研究表明:水合物分解界面移动距离与初始饱和度之间近似呈线性负相关关系,与其作用时间的算术平方根近似呈线性正相关关系;水合物分解界面的移动速率先快后慢,速率下降幅度为80％;初始饱和度是影响水合物藏开采效率的重要参数之一;适当升高加热温度有利于加快开采过程中水合物分解界面移动速率.合理控制水合物开采过程中分解界面的移动距离和移动速率对水合物藏安全高效开采有实践性指导意义.【期刊名称】《特种油气藏》【年(卷),期】2018(025)005【总页数】6页(P129-134)【关键词】天然气水合物;热激法开采;分解界面;初始饱和度;移动距离;移动速率;加热参数【作者】孙可明;王婷婷;翟诚;辛利伟;范楠【作者单位】辽宁工程技术大学,辽宁阜新 123000;辽宁工程技术大学,辽宁阜新123000;辽宁工程技术大学,辽宁阜新 123000;辽宁工业大学,辽宁锦州 121001;辽宁工程技术大学,辽宁阜新 123000;辽宁工程技术大学,辽宁阜新 123000【正文语种】中文【中图分类】TE330 引言天然气水合物是在低温高压条件下，天然气的气体分子与水结合形成的结晶化合物[1]。

全球天然气水合物在标准状态下的储量为21×1015m3。

水合物能量密度高、储量大，开采利用水合物获取天然气将成为全球有效的能源供给途径[2-4]。

2017年5月，中国南海神狐海域的天然气水合物开采实现连续生产1个月以上，成为第一个实现海域天然气水合物试采且能连续稳产的国家[5]。

天然气水合物的开采方法有降压法、热激法、注抑制剂法、CO2置换法等[6]，其中，热激法具有提供热量直接、作用效果迅速、水合物分解效果明显等优点，可作为未来开采水合物的有效方法[7-9]。

沉积物中天然气水合物减压分解实验

第24卷第3期2010年6月现代地质GE OSC I ENCEVol 124 No 13J un 12010沉积物中天然气水合物减压分解实验孙建业1,2,业渝光1,2,刘昌岭2,张剑2,刁少波2(11中国海洋大学海洋地球科学学院,山东青岛 266100;21青岛海洋地质研究所,山东青岛 266071)收稿日期:2010201205;改回日期:2010204205;责任编辑:潘令枝。

基金项目:国家重点基础研究发展计划(2009CB219503);中国地质调查局专项项目(GZ H 200200202)。

作者简介:孙建业,女,博士研究生,1981年出生,海洋地质专业,主要从事天然气水合物研究。

Em ai:l s un _jian_ye@1631co m 。

摘要:基于自行研发的天然气水合物开采实验装置,进行了沉积物中甲烷水合物减压分解实验研究,并用时域反射技术(TD R )实时监测水合物分解过程中其饱和度的变化。

实验采用粒径为0118~0135mm 的干砂,0103%的十二烷基硫酸钠(SDS)水溶液和高纯甲烷气体。

实验结果表明:水合物减压分解过程中不同层位的温度与水合物饱和度存在差异,体现了一定沉积环境下水合物的分解规律,位于沉积物上层与外侧的水合物先分解;TDR 技术测量水合物饱和度时,压力迅速降低不会对TD R 波形产生影响,TD R 曲线变化仅由水合物分解引起;水合物分解时TDR 技术测得其饱和度变化规律与根据分解气体总量计算的结果一致,说明该技术可以准确实时监测水合物饱和度变化。

关键词:天然气水合物;沉积物;减压分解;TDR;饱和度中图分类号:TE311 文献标志码:A 文章编号:1000-8527(2010)03-0614-08E xper im en ta l R esea rch of G a sH ydra te D issoci a tion inSed i m en ts by D epr essur iza tion M ethodS UN Jian 2ye 1,2,YE Yu 2guang 1,2,LIU Chang 2li n g 2,Z HANG Jian 2,D IAO Shao 2bo2(11Colle g e o f M ari n eGeol ogy,Oce an Un i ve rsit y of China,Q ingdao,Shand ong 266100,Ch ina;21Q ingdao Institute o f M ari n eGeol ogy,Qingda o ,Shand ong 266071,Ch i na )Abstr act :Experi m ental i n vesti g ation of methane hydrate d issociati o n process i n sedi m ents using depressuriz a 2ti o n method was carried out based on an self 2developed exper i m enta l setup f or gas hydrate exploitati o n.The T DR (ti m e 2do ma i n reflecto metry)techn i q ue was app lied tomeasure hydrate saturation duri n g gas hydrate d isso 2ciati o n .The m aterials used in t h is study are natura l sand (0118-0135mm),0103%sod i u m dodecyl su lfate (S DS)sol u tion and high 2puritymethane .The results sho w that duri n g gas hydrate dissociation ,the te mperature and hydrate saturati o n vary i n dif ferent parts of sedi m ents ,suggesti n g that hydrates d issoc i a te earlier on the sur 2f ace and i n outer layer of the sedi m ents than those i n i n ner layer .The T DR wavef or m s aren p t aff ected by rapid depressurization .The changes of T DR curve is j u st due to gas hydrate dissociation so that t h e m easured hydrate saturations aren p t aff ected by pressure changes .M oreover ,the cumu lative volume of d issociation gas is also used to calcu late the hydrate sat u rati o n f or co mparison ,and the resu lt is well consisten tw ith t h at of T DR method .It i n dica tes t h at T DR m et h od can be used to measure the variati o n of hydrate saturation and exactly de monstrate t h e hydrate dissociation process .K ey w ord s :gas hydrate ;sed i m en;t depressurizati o n d issoc iati o n ;TD R;sat u ra ti o n0 引言天然气水合物是在特定条件下由水分子和烃类分子组成的类冰状笼形化合物,标准状态下,单位体积天然气水合物可释放出160~180体积的甲烷气体[1],其在自然界的储量巨大,被认为是21世纪最重要的替代能源,如何高效安全地开采水合物已经成为当前面临的迫切问题。

天然气水合物降压开采实验模拟研究

天然气水合物降压开采实验模拟研究论文关键词：天然气水合物降压开采影响因素论文摘要：天然气水合物是储量丰富、优质洁净的新型能源，其开采技术的研究具有重要的理论和实践意义。

本文利用天然气水合物开采实验模拟系统进行了填砂管模型中天然气水合物的合成及降压开采实验研究，分析了天然气水合物合成过程中甲烷气体的转化；分析了开采过程中的产气和产水规律、压差变化规律以及压差对天然气水合物分解的影响；研究了降压幅度和初始开采温度对降压开采效果的影响。

研究表明：天然气水合物的降压开采受到水合物分解和产出的双重控制，瞬时产气量波动很大，产气速度较高且主要受压降幅度和温度的影响，产水速度小且维持在较稳定的水平。

前言天然气水合物(NaturalGasHydrate)是在高压和低温条件下由轻烃、2及H2S等小分子气体与水相互作用形成的白色固态结晶物质，因遇火可以燃烧，俗称可燃冰，它是一种非化学计量型晶体化合物，或称笼形水合物、气体水合物[1，2]。

自然界中存在的天然气水合物中天然气的主要成分为甲烷(90%)，所以又常称为甲烷水合物(ethaneHydrate)[3]。

天然气水合物是一种高密度、高热值、洁净型能源，据科学家估计，全球天然气水合物的资源总量换算成甲烷气体约相当于全世界已知煤炭、石油和天然气等能源总储量的两倍。

我国现在的能源结构属于污染型能源结构，后备能源资源严重不足。

而且，随着我国油气资源的枯竭，寻求储量巨大的新型接替能源已是迫在眉睫。

据有关资料分析，我国的东海冲绳海槽、台湾以东海域和南海等海域，以及青藏高原的冻土层都具备天然气水合物形成的条件[4]。

因此，开展并加强对天然气水合物的研究，对我国开发和利用这种矿产资源具有重要意义。

1.1实验材料与仪器实验材料包括石英砂、蒸馏水、甲烷气、氮气、Nal(分析纯)等。

实验仪器为天然气水合物模拟开采系统1.2实验结果与分析1.2.1压差分析(1)瞬时压差随时间的变化（如图1-1）\s图1-1瞬时压差随时间的变化(2)累积压差随时间的变化（如图1-2）\s图1-2累积压差随时间的变化由图1-1、图1-2可以看出：在水合物分解的初始阶段，系统的压差波动比较小，这是由于填砂管内有伴生自由气产生；随后系统压差的变化越来越大，这时，水合物分解的越来越快，自由气也大量产出，自由气对产气速度的影响越来越小，而NGH的分解对系统压差的影响越来越大；到了分解的后期压差逐渐减小为零，分解速度也越来越小，直至最后完全分解。