天然气水合物生成速率实验研究

为掌握水合物生成规律,了解影响水合物生成速率的因素,从而确定适宜的输送条件,在该实验室高压水合物实验环路上进行了一系列实验,分别考察了初始压力、含水率及阻聚剂加剂量对水合物生成速率的影响。实验结果表明:相同含水率时,较高的初始压力对水合物生成起促进作用;初始压力相同时,在一定范围内,含水率越高,水合物的诱导期反而越长,但一旦开始生成水合物,水合物的生成速率也较高;阻聚剂的加剂量较高水合物的诱导期较短,水合物生成速率较快,加剂量为1%、2%与3%时水合物生成平均速率的比值约为1∶2.2∶3.3。

基于PVM的可视化水合物生成实验

借助粒子视频显微镜(Particle Video Microscope,PVM)对水合物高压实验环路中的油包水乳状液混合以及水合物的生成、聚结过程进行了实验研究。结果表明:PVM设备可以清晰、定量、视觉化地检测到水合物的生成结晶过程以及实时颗粒/液滴的粒径分布,并发现随着水合物的不断生成,其水合物颗粒会发生聚结,形成较大的水合物颗粒,随着反应的进一步进行,水合物颗粒粒径会表现为先增大后减小的趋势,这主要是由于水合物生成过程中的颗粒、液滴间的碰撞、聚集使得粒径增大,同时体系中增强的剪切作用和水合物颗粒表面润湿性的减小致使聚集的水合物颗粒又发生破碎所致;再则,实验过程中阻聚剂的加入对油水乳状液具有较好的乳化作用,使其水相较为均匀的分散到连续油相中,形成稳定、均一的乳状液体系,并且其分散相水滴的粒径要较不加剂情况下少;在水合物的形成过程中水合物颗粒间的聚并是导致水合物堵塞管道的主要原因。

流动体系中二氧化碳水合物堵管时间实验研究

在新建高压水合物浆液流动环道上开展了水＋二氧化碳体系水合物堵管实验，利用先进的高压粒度仪（FBRM）设备对水合物生成及堵管迁程中的粒径分布进行了实时监测和分析；首次研究了压力、流量等因素对二氧化碳水合物堵管时间的影响。实验结果表明，系统压力升高，水合物发生堵管的时间会显著缩短（压力3．8MPa时，堵管时间1．7h；压力2．8MPa时，堵管时间2．4h），越容易堵管；流量越大，水合物发生堵管的时间越长（流量754kg／h时，堵管时阳1．59h；流量1657kg／h时，堵管时间4．34h），较不易堵管；并且在水合物生成及堵管过程中，由于流体中液滴／颗粒发生碰撞和聚并，导致60～200μm范围的颗粒数目有显著增加．

基于在线颗粒分析仪的水合物生成特性实验研究

利用先进的在线颗粒分析测量仪探究了水合物生成过程中颗粒弦长的变化情况,研究了流体流速、阻聚剂加剂量和含水量对水合物生成过程中颗粒的影响,从而找出水合物的生长规律。实验结果表明:该设备可以定量地表征水合物生成过程中颗粒的聚并情况;流体流速、阻聚剂浓度和含水量等因素对水合物的生成过程都有一定的影响,其中阻聚剂和含水率对水合物颗粒粒径大小及分布的影响较大,而在加剂条件下流速对水合物颗粒粒径的影响程度减弱,但较低的流速仍会导致水合物颗粒的聚并现象。

天然气水合物形成与生长影响因素综述

天然气水合物(NGH)是水分子和天然气分子形成的一种复杂的笼型晶体,其在油气管道输送、天然气储存和制冷等行业中都具有重要的研究意义和利用价值,但天然气水合物的形成是一个多组分、多阶段的复杂过程,不同因素对于天然气水合物形成和生长的影响尚有待明确。本文介绍了天然气水合物形成的物理过程以及水合物成核的3种机理假说;详细梳理了基质两亲性、添加剂、多孔介质环境和杂质、液体组成、温度压力以及流动条件等因素对于天然气水合物形成和生长的影响,并对其作了简要分析。同时指出,原油组成对于水合物抑制效果的定量化、蜡晶结构对于水合物形成过程中传质和传热的影响以及微观化的动力学抑制剂抑制机理等都是水合物相关研究中需要进一步深入探究和明确的问题。

水合物浆液黏度特性与流动阻力特性的研究进展

总结了国内外水合物浆液在黏度特性与流动阻力特性方面的研究成果,结果表明,水合物浆液多呈现剪切稀释性,但对其微观机理的研究不够深入,在水合物浆液拟单相研究方面较为成熟,在多相流动方面则有待加强。

油包水乳液体系水合物的形成对多相流动摩阻的影响

水合物浆液输送作为流动安全保障主要措施和天然气新型运输方法之一,其复杂的流动特性引起了学者的广泛关注。以国内首套水合物高压实验环路为依托,基于水合物生成后管路压降明显增加的现象,分析了4.5 MPa压力下,0.4、0.5、0.9、1.1 m/s四个流速下压降变化幅度,对比水合物生成前后体系摩阻系数的变化,定量表示了各个流速下颗粒存在对摩阻系数的影响。实验结果表明,流速越大,颗粒存在对于体系摩阻系数的影响越小;并且通过对比0.4和0.5 m/s的实验结果可知,在水合物浆液流动过程中,不同的流速对应着不同的液固流型,存在临界悬浮流速的概念。