泡状流下氨基酸对甲烷水合物形成过程的动力学抑制模拟

摘要

基于水合物勘探与开发现场井筒内气体流动情况,模拟井筒内水合物的形成过程,在恒温、恒压和恒泡状流条件下评价几种常见氨基酸对水合物形成各阶段的抑制情况及聚集形态的影响,并探究其抑制水合物形成的内在机理。研究结果表明:随着疏水性增强,氨基酸抑制效果变差,抑制效果较好的氨基酸最终在井筒内形成的水合物壳更薄、更大,水合物形成总量更少;在水合物形成过程中,井筒出口流量发生2次阶梯形突降,水合物形成速率曲线随时间呈典型的“驼峰”状;对于同一种氨基酸,在相同浓度时,对各阶段抑制效果由高到低依次为Ⅲ阶段(停止进气)、Ⅱ阶段(水合物正常形成)和Ⅰ阶段(水合物诱导期);氨基酸抑制机理随着水合物生成阶段不同而变化,在水合物生长初期主要表现为—NH2及—COOH对水分子的吸附及扰乱作用,在水合物形成中后期,氨基酸分子被形成的水合物排开,氨基酸膜包裹在水合物晶体周围,从而阻止水合物成核及晶体进一步生长。