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天然气水合物的结构性质及应用

0 引言笼形水合物 (clathratehydrates)简称水合物 ,是水分子与低分子量气体分子或易挥发性液体分子在特定的温度和压力条件下形成的一类笼形结构的冰状晶体。天然气水合物是其中最重要的一类水合物。文献 [1 ]认为 ,JosephPriestley可能是发现水合物的第一人 ,因为他在 1 778年的冷冻试验中观察到SO2 水溶液能在HCl和SiF4溶液未结冰的条件下结冰 (形成水合物 )。 1 81 0年Davy正式发现了氯气水溶液在温度低于 9 0℃时形成的水合物。当时学者们对水合物的研究主要源于学术兴趣 ,如确定何种物质能形成水合物及所需要的温度和压力条件。 1 934年Hammerschmidt[2 ]用实验确认了堵塞天然气管道的固体物质是天然气与水形成的水合物。当时正值美国油气工业高速发展时期 ,为了在管道输送和加工过程中抑制水合物生成 ,一些企业、政府和大学的研究机构相继开始对水合物作深入的研究 ,从而树立...  (本文共5页) 阅读全文>>

西安石油大学
西安石油大学

管输天然气水合物形成位置预测模型研究

天然气水合物是在一定的温度和压力条件下,天然气与液态水接触而形成的笼形冰雪状固体。天然气水合物会造成管线、阀门、设备和仪表的堵塞,给石油、天然气工业带来危害。因此准确的预测天然气水合物的生成位置并采取必要的防治措施具有非常重要的意义。文中首先叙述了天然气水合物研究的国内外发展概况,天然气水合物的性质和生成机理。然后,基于工程流体力学、工程热力学和数值分析的理论,建立了天然气水合物初始生成位置预测的数学模型,介绍了该模型的计算方法。在已知天然气的组成、起始输送温度和压力等条件下,应用该模型可以计算出管输天然气的压力、温度、密度等物性参数的沿程分布,进而确定出天然气水合物的初始生成位置。文中用几个算例对上述模型进行了检验,结果证明:该模型是准确可靠的,可以为防治水合物的生成提供必要的技术依据。  (本文共83页) 本文目录 | 阅读全文>>

东北石油大学
东北石油大学

节流对管内天然气水合物生成影响研究

管道运输是我国天然气最主要的运输方式。当管道运输过程中需要降低压力输送时,大多是以节流的方式降压。然而,对于气体节流过程,节流后气体温度降低,过程迅速且温降较大,这就会引起天然气水合物的生成,造成安全隐患。本文对节流过程中各参数变化对天然气水合物生成的影响进行分析。在影响因素中节流过程的温降效应对天然气水合物的生成起主要作用,因此就节流过程的温降机理进行深入研究。对节流过程分别从热力学及能量的转化角度进行分析。利用BWRS状态方程对节流系数求解,根据指定的实际节流条件对该条件下的节流系数及节流温降进行计算,所得数据与实际测量值较符合,误差为2.4%。并由此计算结果对相同条件下节流温降工程计算方法修正系数求解,所得修正系数的值为2.67,与工程中对修正系数一般取值范围0.8~0.9相差较大。从而证明修正系数是随节流前初始条件的变化而变化,若按照工程中对修正系数一般取值范围取值,计算所得节流温降结果误差会比较大。应用数值模拟方法,采...  (本文共74页) 本文目录 | 阅读全文>>

西南石油大学
西南石油大学

天然气水合物微观弹性性质的模拟研究及应用

天然气水合物形成于低温、高压。在自然界中主要存在于陆地永久冻土层及海底沉积层中,貌似冰雪,可直接点燃;1m3的天然气水合物可以释放约164m3的甲烷天然气,可高效清洁燃烧;目前已发现的水深三千米以内天然气水合物中甲烷的碳总量相当于全世界已知传统化石能源(煤、石油和天然气)总量的两倍以上,是不可多得的战略能源。要对天然气水合物资源进行勘探与开发,钻井是最直接和主要的技术手段,成功钻取天然气水合物是整个资源开发的关键,故需要对天然气水合物在钻井过程中力学性质的变化情况进行探讨研究。本文首先对天然气水合物的基本性质及结构稳定性进行了探讨,包括基本物理性质、地层物理特征、化学性质、微观分子结构以及晶体构成等,并通过设置模拟实验,根据第一性原理,采用密度泛函理论计算方法研究微观状态下内嵌分子对水合物分子结构的形成、稳定性的影响以及外加电场作用下天然气水合物分子结构的变化;其次,因天然气水合物分子间作用力为范德华力,分子晶体间表现为弱相互作...  (本文共77页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国石油大学
中国石油大学

天然气水合物藏降压开采实验与数值模拟研究

天然气水合物以其巨大的资源量成为能源开发的热点。在油气资源日趋紧张的形势下,合理开发天然气水合物藏,可以缓解目前社会所面临的能源危机。世界各国政府都高度重视对天然气水合物开采的基础研究,降压法是开发天然气水合物藏的一种重要的方法。在天然气水合物的降压开采过程中,天然气水合物在多孔介质中的形成与分解对储层参数(如饱和度、渗透率、孔隙度、声波波速、岩电阻率)的影响,一些重要的开发参数(如水合物饱和度)的测试和定量解释,地层水中的盐浓度、水合物饱和度的分布对水合物藏的开发动态的影响,相应的数学模型和数值模拟研究等问题是天然气水合物开发领域的前沿课题。目前,国内外对这方面的研究尚十分欠缺。本研究从室内实验、理论研究和数值模拟三个方面出发,对以上问题进行了研究。研究分两条主线:一是实验研究,主要进行天然气水合物实验设备的研制、储层物性测量和开采实验;二是数值模拟研究,包括天然气水合物开采数学和数值模型的建立、相应计算程序的编制和数值模拟。...  (本文共170页) 本文目录 | 阅读全文>>

北京化工大学
北京化工大学

气体水合物成核与生长的分子动力学模拟研究

发达国家的工业化进程大大加速了传统化石能源的消耗。目前,以化石能源消费为主的世界各国都面临着能源减少的挑战。而天然气水合物具有分布广、储量大、能量密度高、绿色清洁等特点,被一致认为是21世纪极具潜力的新型替代能源。由于其作为新能源的潜在应用,对水合物的研究已在全球范围内受到了高度重视。我国已经在南海北部的神狐海域和祁连山南缘的永久冻土带中发现并成功取获了天然气水合物实物样品,水合物作为新能源在我国未来能源战略中的地位将越来越重要。然而,和美国、日本等发达国家相比,我国在水合物方面的研究尚处于起步阶段,在基础研究层面上还存在很大的空白。目前,实验科学在水合物的形成、分解、热力学性质等方面已有相当大的突破,但由于实验方法和手段等的限制,仍无法在微观上给出详细的解释。随着计算机科技的迅速发展,计算机模拟方法已经成为在分子尺度上理解微观机理的强大工具。本论文通过分子动力学模拟方法,从分子尺度上研究了气体水合物的成核与生长过程。具体包括二...  (本文共151页) 本文目录 | 阅读全文>>