天然气水合物浆稳定流动特性研究

摘要

稳定流动特性是天然气水合物浆技术的研究核心,尽管已经开展了大量的工作,但完全确保水合物浆的稳定流动依然遥不可及。国内在这方面的研究起步较晚,为充分利用水合物浆技术带来的巨大经济效益,本文围绕稳定流动特性进行了一系列研究工作,为水合物浆技术的工业应用奠定理论与实验基础。
　　 为获得水合物成浆条件,首先实验研究了油水体积比和防聚剂对水合物浆稳定性的影响,研究表明油的存在改变了水合物生成机理,促使水合物以颗粒形式存在,因此避免了颗粒聚集,防聚剂能极大提高初始乳状液及浆的稳定性;然后制定了正交实验方案,通过编程理论分析了温度、压力、油水体积比和气液体积比对水合物浆稳定性的影响程度,研究表明水合物体积分数、水相转化率可以作为稳定性定量评价参数,调整影响因素有利于获得高稳定性水合物浆,通过划分流动工况为后续实验研究指明了方向。为提供实验平台,建造了一套可用于高压条件下水合物浆流动特性测试的实验系统。分析表明该系统能在接近现场条件下实现多种目的的实验研究,包括水合物浆流动特性、水合物生成、生长和聚集过程等。随后采用实验与模拟相结合的方法研究了水合物浆固液两相流动特性。研究表明选用的数值模拟方法能够对流动规律进行准确描述,从而为水合物浆稳定流动特性的研究提供了一种新的手段,在此基础上获得了水合物体积分数、流速对压降、相分布和速度分布的影响规律。