含水合物沉积物多相渗流特性研究进展

天然气水合物作为一种储量大、无污染的清洁能源近些年受到了广泛关注. 近20年来,中国进行了较大范围的陆海域天然气水合物储层勘探与储量预测.2017年,中国地质调查局牵头对南海神狐海域的天然气水合物进行了基于降压渗流原理的试验性开采.国内外已进行的水合物试采工程面临着气体产量低、出砂较多等问题,其最主要的原因之一是开发过程中沉积物内复杂多相渗流机理尚不明晰.本文综述了平行毛细管模型、Kozeny模型等广泛应用于天然气水合物开发渗流分析的理论模型,对比分析了水合物开发多尺度渗流过程模拟方法,简述了国内外含水合物沉积物渗透率测试、渗流过程中沉积物物性演变以及水合物开采室内模拟等方面的渗流实验进展,总结了矿场尺度的天然气水合物储层开采过程中产气数值模拟手段,展望了多相渗流模型、储层原位含水合物样品室内测试及结构与物性演化、矿场尺度数值模拟与水平井压裂技术等应用研究的未来方向与挑战.      

气驱油油气混相过程的界面传质特性及其分子机制

油气混相过程的界面传质特性对气驱提高原油采收率技术非常重要。本文针对吉林某油田的实际油组分,采用分子动力学模拟研究了气驱油过程,分析了不同气体和驱替压力下油气两相的状态变化以及界面特性,获得不同驱替气体的最小混相压力(MMP)。结果表明,随着驱替气体压力的升高,气相的密度逐渐增大,油相膨胀密度降低,气相与油相的混合程度增强,油气两相界面厚度增加,界面张力随之减小。同时发现,驱替相中二氧化碳浓度越高,在同等气体压力下,油气界面更厚,油气混合程度更高。纯CO₂驱油得到的MMP远远小于纯N₂驱油,当这两种气体摩尔比为1 : 1混合时MMP介于两种纯气体之间,说明要达到同样的驱油效果二氧化碳需要的压力更小。最后,本文从分子微观作用力角度解释了驱替气体不同时影响油气混相程度的机制,通过分子平均作用势曲线发现油相分子对CO₂的吸引力要大于N₂分子,因此CO₂分子更容易与油相混合,驱替效果更明显。     

长庆油田石油磺酸盐中活性组分识别

石油磺酸盐中活性组分的识别对于磺化原料油的选择和磺酸盐产品界面活性的稳定具有重要的指导意义.开展石油磺酸盐关键活性物质结构的确定与活性检测研究,可以提升高品质石油磺酸盐生产的可控性.采用液相色谱制备技术,结合质谱分析和界面张力测试评价,从长庆石油磺酸盐样品中成功分离制备出了具有优异界面活性的关键活性组分.试验结果表明,其活性组分占总石油磺酸盐含量的7.3%,可以将油水界面张力快速降至超低(<1.0×10^(-3) mN/m),且具有广泛的油相普适性,对于正己烷~正十六烷油相以及多种油田来源原油,均可将油水界面张力降至超低.此外,活性组分以单磺酸盐为主,平均相对分子质量为414(不含Na^(+)),相对分子质量分布范围在380~450之间,主要组成是以多种同分异构体结构形式存在的十七烷基苯磺酸盐和十八烷基苯磺酸盐混合物.     

开放式天然气泄漏甲烷气体检测技术研究

天然气集输站场是天然气输送和储存过程中的枢纽,也是天然气泄漏检测的重点对象。传统的天然气泄漏检测技术响应慢、效率低,难以满足实际所需。可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)以其响应速度快、灵敏度高、无需维护等优点得到广泛应用。使用可调谐半导体激光吸收光谱技术实现了同时对天然气的主要成分甲烷、乙烯、乙炔三种气体实时测量的开放式检测和报警系统。实验结果表明,该系统响应时间小于2s,其甲烷、乙烯、乙炔的测量精度分别小于100ppm-m,40ppm-m,50ppm-m,为石油化工行业中天然气泄漏检测技术提供了新的技术方法。     

LNG尾气中提取氦气的流程分析

LNG产业的蓬勃发展为资源利用开发了新的途径。基于液化天然气尾气的特点,文中提出了一种与液化天然气产业联产氦气的新方法,设计了相应的工艺流程。通过对尾气进行增压脱酸、冷凝分离、加氧脱氢、内纯化除杂等多种处理,可对天然气尾气中的氦进行有效提取分离,最终达到纯氦的技术指标。该方法有望使国内不具备工业提取价值的氦资源重新得到利用,在国内建立一种新型的氦供应途径。     

ZnO添加量对Pd/Zr0.5Al0.5O1.75催化剂净化稀燃天然气汽车尾气性能的影响

以掺杂不同含量ZnO的Zr_0.5Al_0.5O_1.75为载体,制备了系列1.5%Pd催化剂.在模拟稀燃天然气汽车尾气条件下,测试了催化剂的活性和抗水性,并用N₂吸附-脱附、X射线衍射、H₂程序升温还原和X射线光电子能谱等手段对催化剂进行了系统表征.研究结果表明,ZnO的添加及添加量对催化剂的活性和抗H₂O性有明显影响,其中以ZnO添加量为15%时制备的复合氧化物为载体的催化剂活性最佳.当模拟尾气中不含H₂O时,该催化剂对甲烷的起燃温度（T₅₀）和完全转化温度（T₉₀）分别为278和314℃;在含H₂O时,该催化剂的T₅₀和T₉₀分别为342和371℃.     

常见客体分子对笼型水合物晶格常数的影响

Natural gas hydrates are considered as ideal alternative energy resources for the future, and the relevant basic and applied research has become more attractive in recent years. The influence of guest molecules on the hydrate crystal lattice parameters is of great significances to the understanding of hydrate structural characteristics, hydrate formation/decomposition mechanisms, and phase stability behaviors. In this study, we test a series of artificial hydrate samples containing different guest molecules (e.g. methane, ethane, propane, iso-butane, carbon dioxide, tetrahydrofuran, methane + 2, 2-dimethylbutane, and methane + methyl cyclohexane) by a low-temperature powder X-ray diffraction (PXRD). Results show that PXRD effectively elucidates structural characteristics of the natural gas hydrate samples, including crystal lattice parameters and structure types. The relationships between guest molecule sizes and crystal lattice parameters reveal that different guest molecules have different controlling behaviors on the hydrate types and crystal lattice constants. First, a positive correlation between the lattice constants and the van der Waals diameters of homologous hydrocarbon gases was observed in the single-guest-component hydrates. Small hydrocarbon homologous gases, such as methane and ethane, tended to form sI hydrates, whereas relatively larger molecules, such as propane and iso-butane, generated sⅡ hydrates. The hydrate crystal lattice constants increased with increasing guest molecule size. The types of hydrates composed of oxygen-containing guest molecules (such as CO₂ and THF) were also controlled by the van der Waals diameters. However, no positive correlation between the lattice constants and the van der Waals diameters of guest molecules in hydrocarbon hydrates was observed for CO₂ hydrate and THF hydrate, probably due to the special interactions between the guest oxygen atoms and hydrate "cages". Furthermore, the influences of the macromolecules and auxiliary small molecules on the lengths of the different crystal axes of the sH hydrates showed inverse trends. Compared to the methane + 2, 2-dimethylbutane hydrate sample, the length of the a-axis direction of the methane + methyl cyclohexane hydrate sample was slightly smaller, whereas the length of the c-axis direction was slightly longer. The crystal a-axis length of the sH hydrate sample formed with nitrogen molecules was slightly longer, whereas the c-axis was shorter than that of the methane + 2, 2-dimethylbutane hydrate sample at the same temperature.     

LNG耐超低温柔性管道研究进展综述

LNG (液化天然气)耐超低温柔性管道是开采、运输、存储LNG过程中的关键装备之一, 被誉为是LNG外输系统的“血管”. 近年来, 随着LNG的开发逐渐由近海走向深远海, 耐超低温柔性管道作为LNG外输系统中的核心输运装备迎来了更加广阔的发展前景, 同时也面临着由更加严苛的海洋环境带来的结构失效的挑战. 本文针对LNG耐超低温柔性管道的工程应用背景、结构设计、内流分析等方面进行了调研与综述, 总结了LNG耐超低温柔性管道上述各项技术的研究进展. 分析了LNG耐超低温柔性管道的波纹管状结构、螺旋缠绕结构和高分子材料的柔顺性结构特征的力学机理, 总结了实现柔顺性结构的方法, 梳理了LNG耐超低温柔性管道管内流体计算分析的规律, 并对LNG耐超低温柔性管道相关技术的未来研究热点提出了展望. 我国在LNG耐超低温柔性管道相关技术的研究工作中起步相对较晚, 突破LNG耐超低温柔性管道的结构设计分析与工业应用中的关键力学问题, 实现LNG耐超低温柔性管道的国产化研制, 对于实现我国深远海天然气资源开发的“卡脖子”技术的自主可控, 助力“碳达峰”国家战略目标的实现具有重要意义.      

掺氢天然气在燃气锅炉和灶具中的回火风险分析

掺氢天然气随已有管网输送到用户燃烧利用,是低成本大规模利用氢能的方式之一。掺氢比变化会影响燃烧设备运行参数,使设备回火特性发生变化。因此,本文定义参数β定量比较预混气体未燃侧流速和火焰传播速度的变化幅度大小,以表征设备回火风险。通过实验数据校核,当β <0.6时,实际燃烧设备发生回火的风险显著增加;掺氢后燃气灶具（0.2 <β <1）相比于预混的燃气锅炉（0.95 <β <1.4）更容易发生回火,维持其安全运行所耐受的掺氢比更低。