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.     

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.      

天然气稳态运行优化的混合整数模型及其算法

天然气稳态运行优化问题的难点在于网络结构复杂、规模大、目标函数及约束高度非线性.针对其混合整数非线性规划模型,基于网络约简和线性化技术,建立了线性近似模型,并提出一种新的求解算法.将新算法用于优化我国西部天然气管网系统,结果表明所提算法是有效的.     

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。     

天然气水合物开发多物理场特征及耦合渗流研究进展与建议

天然气水合物作为一种非常规的清洁能源,在全球分布广、资源量大.自20世纪90年代以来,加拿大、美国、日本、中国已经先后进行了陆域及海域的水合物试采,但发现出砂、单井日产气量低、稳产时间短等问题,试采产量远不能满足商业化开发的需求,其中核心问题是对水合物开发过程中的相变、多相多组分多场耦合渗流特征的认识不够明晰.本文根据天然气水合物开发过程中涉及的渗流场、温度场、化学场、力学场等多场耦合特征,重点综述水合物生成/分解对各物理场主要特征参数的影响,包括水合物储层的孔隙度、水合物饱和度、渗透率、相对渗透率等基础物性参数及其动态演变,天然气水合物的导热系数、比热容、热扩散系数以及水合物生成/分解热等热力学参数,天然气水合物生成、分解动力学特征,纯水合物以及含水合物沉积物的力学性质等,最后阐述了天然气水合物开发渗流中的多场耦合关系及相互作用,提出了今后水合物开发多物理场特征及耦合渗流的科学研究、技术开发的有关建议.     

《燃料化学学报》征稿简则

《燃料化学学报》是由中国科学院主管、中国化学会和中国科学院山西煤炭化学研究所主办。刊载国内外燃料化学基础研究及其相关领域的最新研究成果和进展,涵盖煤炭、石油、油页岩、天然气、生物质,以及与此相关的环境保护和应用催化等方面的内容。投稿1.本刊热忱欢迎国内外学者投稿,中英文稿件均可,请登陆本刊网站(http://rlhxxb.sxicc.ac.cn)注册投稿;     

二维气相色谱法分析天然气水合物区沉积物间隙水中示踪气体的浓度

利用微流路控制技术中心切割装置(Deans Switch)、两根色谱柱(PoraPLOT Q和Molsieve 5A)和3个检测器(脉冲氦离子化检测器、火焰光度检测器、热导检测器),建立了一种二维气相色谱分析系统,实现了海洋中多种示踪气体组分(氢气、甲烷、二氧化碳、硫化氢)的同时分析和精确测定。氢气、甲烷、二氧化碳、硫化氢的含量分别在2～1030、0.6～501、120～10500和0.2～49.1 μmol/mol范围内的校正曲线线性关系良好,检出限分别为0.51、0.17、82和0.08 μmol/mol,10次重复测定含量的相对标准偏差均小于10%。通过对南海天然气水合物区沉积物间隙水顶空气的测定,表明该方法方便、灵敏、可靠,易于实现海上现场测定;与以往采用多种分析方法分别测定示踪气体相比,大大节省了样品量。该方法适用于海洋天然气水合物、海底热液等资源的调查和海洋溶解态气体的研究等。     

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.     

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℃.