甲烷水合物

摘要： 为研究天然气水合物对沉积物渗透率的影响,首先,利用含甲烷水合物的多孔介质渗透率测量实验装置,在BZ-02型玻璃珠(平均粒径为228.4μm)中生成甲烷水合物;其次,采用稳态注水法测量不同甲烷水合物饱和度下多孔介质的水相有效渗透率;最后,根据多孔介质堆积模式与水合物的生成形态,提出了簇状等径颗粒模型。研究结果表明:采用多次注水增压的方法,可以有效提高反应釜内的水合物生成速率;在渗透率测量过程中,反应釜两端的差压随时间先上升,而后保持较长时间稳定;在较低水合物饱和度(低于15%)条件下,有效渗透率随甲烷水合物饱和度增大而逐步减小;玻璃珠的堆积模式为斜方排列堆积,甲烷水合物在孔隙中的赋存形式为簇状等径球状颗粒,孔隙内表面积随着甲烷水合物颗粒个数增多而增大;当ARCHIE饱和度指数n为10时,簇状等径颗粒模型与实验数据吻合度较好,含水合物与不含水合物时的多孔介质渗透率之比与甲烷水合物饱和度呈指数递减关系。

摘要： 为了快速制备甲烷水合物以利于天然气水合物法储运,在自行搭建的液相连续撞击流反应器内考察了纯水和纯水+十二烷基硫酸钠(SDS)2种体系中撞击强度、反应器内温度、初始压力对甲烷水合物快速生成的影响。实验结果表明:2种体系内撞击强度的增加可明显加快甲烷水合物的生成,在撞击强度为0.38、反应的前30 min,水合速率达到最大,速率分别为0.48,1.3 mol×h^(-1),甲烷水合率分别为28.4%,45.8%。反应器内温度的降低、初始压力的升高均可加速甲烷水合物的生成,在温度为275.15 K、压力为6 MPa、反应的前30 min,水合速率最大为1 mol×h^(-1),甲烷水合率为49.4%。同时还考察了SDS质量浓度对甲烷水合物快速生成过程的影响,确定了最佳SDS质量浓度为600 mg×L-1。

摘要： 为研究直径对甲烷水合物球燃烧特性的影响规律,设计了甲烷水合物球燃烧特性的复合实验测试系统,分别构建了水合物火焰特性以及分解特性实验测试装置。定量分析了火焰高度、火焰温度、脉动频率等水合物火焰特性以及质量变化速率、表面形态演变等水合物分解特性,结合这两类燃烧特性,探讨了甲烷水合物球燃烧的复杂传热传质过程。结果表明,受火焰传热以及水合物分解的作用,甲烷水合物球燃烧过程中的直径变化满足D^(2)定律;甲烷水合物的火焰高度主要受质量变化速率与水合物球初始直径两方面的影响,随着水合物球直径的增大,质量变化速率迅速增大,火焰高度也显著增大;较大直径的甲烷水合物球燃烧均匀稳定,利于直接燃烧应用,而较小直径的甲烷水合物球燃烧性能差,利于天然气储运应用。

摘要： 近日,来自中国科学院精密测量科学与技术创新研究院和英国卡迪夫大学等研究人员,在甲烷选择性氧化研究方面取得重要进展。研究团队开发了金(Au)负载的ZSM-5分子筛(Au/ZSM-5)催化剂,实现了在氧气条件下催化甲烷高选择性氧化为甲醇和乙酸的催化反应过程,并对其催化机制进行了深入研究。作为最清洁、最丰富的天然碳资源,甲烷分布于天然气、页岩气、煤层气、甲烷水合物等中,可以作为生产高价值化学品的重要C1资源。因甲烷储藏的地区偏远,因此在开采现场将甲烷转化为可运输的含氧化合物(甲醇、甲酸、乙酸等)对甲烷的高效利用具有重大意义。

摘要： 为了揭示石英粉砂中气体为连续相下生成的甲烷水合物微观赋存特征和分解过程中的空间演化微观规律,利用自行研制的装置,制备含甲烷水合物的石英粉砂样品,利用扫描电子显微镜和能谱分析石英粉砂、冰及甲烷水合物的微观赋存形貌以及甲烷水合物的分解过程。研究结果表明:干燥的石英粉砂颗粒形状为片状、块状和圆滑块状,压实后样品内部仍有大量孔隙,为甲烷水合物和冰的形成提供空间;冰和甲烷水合物的形貌在形状和粒径上有明显区别,石英粉砂中冰的微观形貌多为球状和六角形,少量为立方体和多晶簇,冰的粒径为0.50~10.00μm;甲烷水合物粒径为5.00~20.00μm,大量生成后相互胶结,有明显的胶结线;实验中的甲烷水合物笼子占有率为85.70%,甲烷水合物分解过程中,表面出现孔洞结构,孔洞直径均匀,为0.20μm,孔洞之间的间距为0.30~2.00μm,孔洞之间很少相互连接,孔洞率约为25%;甲烷水合物吸热继续分解,分解过程为甲烷水合物逐渐收缩至水合物核。

摘要： 固态天然气水合物是一种潜力巨大、高效安全的储能方式,却一直受限于其苛刻的生成条件和缓慢的生成速率,因而近年来水合物促进剂成为人们关注的焦点。为此,通过对比测试了正缬氨酸、丙氨酸和组氨酸在常压环戊烷水合物体系和高压甲烷水合物体系中的效果,研究利用更为安全的环戊烷体系对水合物促进剂进行初筛的可行性。结果表明:同丙氨酸和组氨酸相比,环戊烷体系中正缬氨酸具有最高效的促进效果,显著提升了水合物生成速率,其最适浓度(质量分数)为0.5%,诱导时间和反应最高温度分别为9.5 min和4.5°C。另外,乳化剂Span 20对正缬氨酸有良好的协同增效作用;同时,正缬氨酸在甲烷水合物体系同样具有最佳的促进性能,有效提升了甲烷水合物的储气量,初始过冷度的增加可有效提高水合物生成速率与储气能力。因此,环戊烷水合物体系可以作为一种初步筛选高效氨基酸型促进剂的方法。

摘要： 为抑制海上油气生产系统的腐蚀和水合物的生成,常将二乙醇胺(DEA)或甲基二乙醇胺(MDEA)等醇胺作为pH稳定剂,以及将乙二醇(MEG)作为水合物抑制剂共同注入生产系统,由于现场未考虑醇胺对水合物的抑制性能,会导致水合物生成压力预测结果偏低,增加MEG注入与再生成本。针对这一问题,考虑了醇胺、乙二醇、水分子的自缔合作用以及分子间的相互作用,基于Parrish-Prausnitz模型和立方型复加缔合(CPA)状态方程建立含醇胺体系甲烷水合物生成条件预测模型。研究表明:在压力为0—102.3 kPa范围内,醇胺、乙二醇、水分子间与温度相关的二元相互作用系数精度最高,相平衡时温度的预测值与实验值平均相对偏差为1.11%;在温度为274.1—291.84 K范围内,含醇胺体系甲烷水合物生成压力预测值与实验值平均相对偏差为1.16%;醇胺与乙二醇联合使用时对甲烷水合物的抑制性能会增加,DEA、MDEA的抑制性能分别为20.2%、18.3%当量的MEG。

摘要： 甲烷水合物在化学、能源和环境科学等领域中都具有重要作用.本文采用普适的基于能量的分块(GEBF)方法计算了多种甲烷水合簇的结合能和拉曼光谱.首先使用这些甲烷水合簇的在显相关耦合簇[CCSD(T)(F12^(*))]水平下得到的GEBF结合能,评估了一系列密度泛函计算的结果.计算结果表明B3PW91-D3和B97D泛函表现最佳,与GEBF-CCSD(T)(F12^(*))基准相比的平均绝对误差分别仅为0.27和0.47 kcal/mol.然后用GEBF-B3PW91-D3方法计算得到了单、双笼甲烷水合簇的结构和拉曼光谱,得到的甲烷C-H键伸缩拉曼振动峰与实验值的偏差小于3 cm^(-1),说明B3PW91-D3泛函可以很好地重现实验结果.随着水笼尺寸的增加.甲烷C-H键伸缩拉曼峰发生红移,该现象与实验中提出的“松笼-紧笼”模型吻合.此外,甲烷分子邻近环境(水笼)的改变对拉曼光谱的影响很小,环境从单笼变为双笼导致C-H键伸缩拉曼振动峰的蓝移不超过3 cm^(-1).甲烷水合簇的理论拉曼光谱与实验拉曼光谱结合可以用来研究海底或星际冰体内部的甲烷水合物的结构.结合B3PW91-D3或B97D泛函和机器学习模型,可以进一步应用分子动力学模拟研究甲烷水合物的成核/生长机制和相变过程.

摘要： 盖层不封闭且胶结弱是海域天然气水合物储层开采面临的挑战之一。直接降压开采所得气水比低,还可能引发储层失稳。对此,一种基于水合物原理的储层改造方法被提出,即向水合物储层上方注入CO_(2)形成人工CO_(2)水合物盖层,从而构造出一个相对封闭的开采环境。在前期工作基础上,本文研究了注入CO_(2)+N_(2)混合气改造-开采CH_(4)水合物储层的可行性。研究结果表明注入混合气体能够形成渗透性低、稳定性好的CO_(2)水合物盖层,可以有效降低降压开采过程中的产水量及提高CH_(4)采收率。当注入的混合气中N_(2)比例较高时,过量的N_(2)对CH_(4)水合物的分解存在促进作用,但N_(2)随甲烷采出增加了后续的分离难度。当注入的混合气中CO_(2)的比例较高时,人工盖层阻水效果更强,但CO_(2)产出量也随之增加,且限制了CH_(4)采收率的进一步提高。后续研究需要进一步优化注-采工艺条件来提高开采效率和降低气体分离能耗。

摘要： 在一定条件下,甲烷气体与液态水可以形成Ⅰ型甲烷水合物,由于结构上的特殊性,甲烷水合物可作为优质的储气载体,但生成周期长、生成速率缓慢和生成条件苛刻导致甲烷水合物难以大规模工业应用。氧化石墨烯(GO)作为一种用途广泛的纳米粒子,因其具有较大的比表面积和良好的导热性,可加速甲烷水合物的生成。利用分子动力学模拟方法,从最终构象、均方位移和结合能的角度,探究了GO对甲烷水合物诱导生成时期和快速生成时期的影响。结果表明:在诱导生成时期加入GO,其表面基团与水分子结合形成氢键,束缚了水分子的运动,水合物笼的形成加快;在快速生成时期加入GO有利于甲烷水合物异相成核,加快生成速率,可为GO用做甲烷水合物生成的高效促进剂提供理论依据。

摘要： 大陆边缘盆地沉积过程中由于物源供给和构造作用可导致沉积和埋藏速率发生很大的变化,变化的沉积速率控制着埋藏有机质含量和有机质分解速率,以及由沉积作用驱动的孔隙流体运移,进而影响由溶解甲烷迁移和扩散作用,改变海底水合物系统中溶解甲烷的浓度.此外,不同的沉积速率导致甲烷水合物随埋藏进入稳定带之下分解的速率也将不同.因此,沉积速率的大小将不同程度地影响甲烷的供给和甲烷水合物埋藏分解,最终影响甲烷水合物的成藏.

摘要： 试采的实施是为了通过科学理论的发展、技术方法的完善、以及工程经验的积累实现甲烷水合物的最终产业化开发。截至目前，包括中国在内全球仅有4个国家开展了甲烷水合物试采尝试，包括加拿大主导实施的两次陆域甲烷水合物试采、美国主导实施的一次陆域甲烷水合物试采、以及日本主导实施的两次海域甲烷水合物试采。

摘要： 我国水合物资源储量丰富,水合物资源试采与工业化应用是未来研究的热点领域之一,相变热是水合物的重要属性之一,其不仅是水合物开发利用的重要参数,以热分析技术为线索的研究也能揭示水合物的反应特征.本研究基于模拟实验技术,利用高压差示扫描量热装置设计一系列实验方案开展研究,精确测量了甲烷水合物摩尔分解热;利用不同的样品合成与保存条件验证了甲烷水合物亚稳定条件,并且指出冰膜包裹不是水合物亚稳定存在的必要条件;基于热分析技术定量计算了水合物合成过程的气体消耗量,据此分析了水合物合成过程的传质模式,推测气体分子可能不通过扩散的方式进入水溶液,而直接被水合物笼捕获.

摘要： 甲烷水合物在多孔介质中生成时会有较为明显的界面效应,为了考察多孔介质不同粒径对甲烷水合物生成储气量的影响,本文选取20～40目的石英砂和40～60目的天然海砂开展实验研究,并与不含多孔介质的水合物生成体系进行比对,结果表明多孔介质中水合物储气量增加,粒径大的多孔介质中更易于形成水合物,且储气量比粒径小的多孔介质中形成的水合物储气量高,多次的重复水合试验表现出随机性,水的记忆效应在本实验中并未得到验证.

摘要： 利用自主开发的中试规模水合物三维模拟实验装置(Pilot-Scale Hydrate Simulator),开展蒸汽辅助重力排水法(Steam Assisted Gravity Drainage,SAGD)模拟研究.反应釜内部尺寸Φ500mm×600mm,是目前国际上规模最大的水合物开采模拟系统.釜内共有垂直井9组,每组3根独立井管,其底部端面位于釜内高、中、低三层.温度测点3层,每层7×7=49个.水合物初始饱和度30.8％,分解压力4.7MPa.结果表明SAGD法分解甲烷水合物可分为3个阶段:自由气,混合气和分解气产出阶段.产气速率随注热速率增加而增加,产水在注水几分钟后开始,且迅速稳定至与注水速率相同.通过温度的变化发现水合物由注热井到产气井逐步分解,形成明显的分解界面,验证了水合物分解界面消融现象,能量效率随着注热速率的降低而增加.实验表明SAGD法可以用于水合物开采.

摘要： 本文通过采用EMD 方法Green-Kubo 理论计算263.15 K 晶穴占有率0-100% sI 甲烷水合物导热系数，研究客体分子数对甲烷水合物导热性能的影响。模拟结果显示，甲烷水合物的低导热性能由主体分子构建的笼型结构决定。而在相同温压条件下，随着客体分子甲烷进入晶胞数目增多，晶穴占有率增大后，密度增大，同时客体分子对声子的散射也增强，二者均导致导热性能增强。

摘要： 水合物堵塞是油气安全生产的一大隐患,添加化学抑制剂能有效防止水合物形成,无机盐作为传统热力学抑制剂已被广泛应用.本文为研究无机盐分解水合物的微观作用机理,采用分子动力学方法模拟了273K条件下甲烷水合物在不同浓度的NaCl,KCl和CaCl2溶液中的分解过程,分析了无机盐-水合物体系中离子间的结构、运动参数和能量变化.模拟结果很好地显示了水合物的逐步分解过程和分解速率的不均匀性.水合物在不同无机盐溶液中分解所需吸收的能量不同,其中KCl最大,当CaCl2浓度超过30％(w/w)时,水合物分解所需吸收能量较低.计算了体系中氧原子、阳离子、阴离子的配位数及各组分的扩散系数,分析了三种无机盐对模拟体系结构和运动的影响规律,探讨了无机盐分解水合物的作用机理.

摘要： 水合物饱和度与渗透率的关系研究是深水油气与海洋水合物资源勘探开发的基础工作.在本文中,利用玻璃砂构成的多孔介质对不同水合物饱和度的条件下进行气体渗流实验.通过对BZ01,BZ02,BZ03三种不同粒径的玻璃砂比较,发现多孔介质的渗透率随玻璃砂粒径的增大而增大.实验得出的渗透率值与Masuda(1997)等人的渗透模型进行了比较.发现当水合物饱和度为14.7％和26.6％时,实验渗透率值符合渗透率下降指数n=5.2的Masuda渗透率模型.然而,水合物饱和度上升到32.4％和41％时,得到渗透率降低指数n=10的Masuda渗透率模型.此外,通过实验中的渗透率值与使用Kozeny颗粒模型计算的值进行对比,发现水合物大多以孔隙填充式模型生成.

摘要： 含水合物沉积层热物理特性研究可以为资源开发利用和环境影响评价等水合物研究领域提供重要的技术支持。通过模拟实验方法对我国南海神狐海域实际沉积物的热导率与水合物饱和度的相关关系进行初步探讨，旨在丰富南海水合物开发工作基础。研究采用热-TDR探测技术为主要技术手段，同时获得含水合物沉积物饱和度和热导率数据，结果表明：在没有水合物的情况下南海沉积物导热率为0．9w／m-K，随着水合物饱和度增大，沉积物导热率逐渐降低。水合物饱和度为40％左右时，导热率降至0．79 w/m-K。

摘要： 干水是一种纳米材料，最近被用于加快天然气水合物的形成速度，取得了很好的效 果。本文在系列实验基础上，得出了干水水合物的储气能力，认为其至少比使用表面活性剂 （如十二烷基硫酸钠，SDS）生成的水合物提高了10%；对温度、压力控制条件研究表明， 先降温、后加压的控制方法更利于干水水合物的快速生成；采用激光拉曼光谱对干水水合物 结构、水合指数等进行了表征，结果表明，干水水合物形成比较均匀，不同部位水合指数为5.934±0.06。

摘要： 本发明涉及天然气安全储运技术领域，公开了一种水合物分解抑制组合物、耦合增强型固态水合物和增强固态水合物储运稳定性的方法，该水合物分解抑制组合物含有淀粉基表面活性剂，其中，淀粉基表面活性剂包括羧甲基淀粉钠和烷基糖苷类表面活性剂，不仅作为表面活性剂提高了水合物相界的界面稳定性，而且羧甲基淀粉钠和烷基糖苷类表面活性剂分散于水中形成的胶体状溶液能够包覆在水合物的表面形成保护层，这样还能够提高水合物的机械稳定性，增强水合物晶体界面的强度，从而提高了水合物的结构稳定性，由此，抑制了水合物的分解，降低了水合物的分解速率，进一步能够降低水合物的分解量。

摘要： 本发明涉及储运天然气安全保障技术领域，公开了一种能够促进水合物形成的组合物和抑制水合物聚集的水合物生成方法，该组合物含有水合物促进剂和防聚剂；其中，所述防聚剂的分子结构中含有羰基和/或羟基以及多个环状结构。防聚剂由于自身的亲水基团易于附着在水合物颗粒表面，而疏水基团则将水合物颗粒进行分散隔离，在不影响水合物快速生成的同时起到阻止水合物颗粒聚积的目的，进一步，该防聚剂不仅不会抑制水合物的生成，反而会提高水合物的稳定性，与水合物促进剂协同作用，提高水合物本身的成核和生长速率，提高储气量，从而使其具备促进水合物成核和生长以及阻止水合物颗粒聚积的双重功能。

摘要： 一种用于制备潜热蓄热能力得以提高的笼形水合物的装置，包括：气体供给设备，其用于向含有季铵盐化合物的水溶液中供给气体；以及用于冷却所述水溶液的冷却设备，所述装置通过在借助于所述冷却设备的冷却阶段中，利用所述气体供给设备向所述水溶液中供入所述气体，从而制得潜热蓄热能力得以提高的笼形水合物，该笼形水合物同时包含季铵盐化合物和气体作为客体。

摘要： 本发明涉及一种由生物质产生甲烷的方法，其具有下列方法步骤：a)由生物质制备整备成最佳干物质含量的生物质浆料，b)使该生物质浆料处于压力下，c)在压力下加热该生物质浆料以液化该生物质浆料的固体有机成分，d)将该处于压下的和经加热的生物质浆料再加热到至少该混合物特有的临界温度，e)在压力和高温下从残余流体相中分离出沉积的固体，f)在压力和提高温度下用反应器使至少一部分残余流体相气化成富甲烷气体。以此方式提供一种具有非常高效率的方法，因为大部分干扰催化气化的物质，特别是盐，通过在超临界条件下的沉积可从该混合物中分离。以此方法使催化气化产生高的甲烷产率和高的反应速率，同时还达到高的催化剂的使用寿命。

摘要： 本发明涉及天然气安全储运技术领域，公开了一种水合物分解抑制组合物、耦合增强型固态水合物和增强固态水合物储运稳定性的方法，该水合物分解抑制组合物含有淀粉基表面活性剂，其中，淀粉基表面活性剂包括羧甲基淀粉钠和烷基糖苷类表面活性剂，不仅作为表面活性剂提高了水合物相界的界面稳定性，而且羧甲基淀粉钠和烷基糖苷类表面活性剂分散于水中形成的胶体状溶液能够包覆在水合物的表面形成保护层，这样还能够提高水合物的机械稳定性，增强水合物晶体界面的强度，从而提高了水合物的结构稳定性，由此，抑制了水合物的分解，降低了水合物的分解速率，进一步能够降低水合物的分解量。

摘要： 本发明涉及储运天然气安全保障技术领域，公开了一种能够促进水合物形成的组合物和抑制水合物聚集的水合物生成方法，该组合物含有水合物促进剂和防聚剂；其中，所述防聚剂的分子结构中含有羰基和/或羟基以及多个环状结构。防聚剂由于自身的亲水基团易于附着在水合物颗粒表面，而疏水基团则将水合物颗粒进行分散隔离，在不影响水合物快速生成的同时起到阻止水合物颗粒聚积的目的，进一步，该防聚剂不仅不会抑制水合物的生成，反而会提高水合物的稳定性，与水合物促进剂协同作用，提高水合物本身的成核和生长速率，提高储气量，从而使其具备促进水合物成核和生长以及阻止水合物颗粒聚积的双重功能。

摘要： 一种用于制备潜热蓄热能力得以提高的笼形水合物的装置，包括：气体供给设备，其用于向含有季铵盐化合物的水溶液中供给气体；以及用于冷却所述水溶液的冷却设备，所述装置通过在借助于所述冷却设备的冷却阶段中，利用所述气体供给设备向所述水溶液中供入所述气体，从而制得潜热蓄热能力得以提高的笼形水合物，该笼形水合物同时包含季铵盐化合物和气体作为客体。

摘要： 用于分解甲烷水合物(1)的方法、系统和设备以及从甲烷水合物(1)中获取甲烷的方法和系统，其中剥离含甲烷水合物的海床(2)，运输至海面(O)处的供应装置(3)，并且从甲烷水合物(1)中获取甲烷。

摘要： 本发明提供了一种模拟I型甲烷水合物包覆稳定II型氢气水合物的方法。所述方法采用计算机模拟软件建立I型甲烷水合物和II型氢气水合物晶胞，按照I型甲烷水合物‑II型氢气水合物‑I型甲烷水合物‑气相顺序构建初始模型，调整I型甲烷水合物与II型氢气水合物界面通过51263笼进行连接；设置模拟参数，通过能量最小化、位置限制性预平衡模拟得到稳定构型，经分子动力学计算后获得分子轨迹坐标信息，并对分子轨迹坐标进行图像分析和计算分析。本发明能够提高氢气水合物的稳定性，利于水合物过热保存；此外，甲烷属于燃料气，利用I型甲烷水合物包覆II型氢气水合物能够提高水合物储存气体的整体热值。

摘要： 本发明涉及一种系统和方法，其用于发电和从甲烷水合物中回收甲烷。该系统包括配置成发电的低排放的发电装置，其中来自该低排放的发电装置的废气提供包括氮气和二氧化碳的气体混合物。该系统还包括甲烷回收系统，其配置成通过将来自该气体混合物的氮气和二氧化碳注入到甲烷水合物中以从甲烷水合物中回收甲烷。