基于Multiflash的天然气水合物相平衡影响因素及规律

发布时间：2021-11-26 13:41

　　通过Multiflash软件对影响水合物相平衡条件的气体组分、抑制剂、盐类、温度、压力及含水量进行了数值模拟计算,探讨这些因素对天然气水合物相平衡的影响规律及作用机制。结果表明:乙烷、丙烷、H₂S对水合物生成有促进作用,丙烷效果好于乙烷,CO₂、N₂对水合物相平衡影响不大;甲醇、乙醇及其混合物对水合物生成起抑制作用,甲醇抑制效果要优于乙醇,甲醇和乙醇的混合物抑制效果处于两者之间。含量的累积不会影响甲醇抑制效果,乙醇单位含量抑制效果随着总含量增加而减弱。NaCl、MgCl₂对水合物起抑制作用,且MgCl₂抑制效果好于NaCl。NaCl、MgCl₂单位含量抑制效果随含量增加而增强。压力较低时,压力变化对水合物平衡温度影响较大;温度较高时,温度变化对水合物平衡压力影响较大;自由水含量与水合物生成量呈正比例关系,组分对水合物临界含水量影响有限。天然气水合物相平衡条件受多种因素影响,在勘探、钻探及流动保障过程中要考虑这些影响规律,提高水合物勘探、生产或者防治效率。 

【文章来源】：成都理工大学学报(自然科学版). 2020,47(03)北大核心CSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

实验数据与本文计算数据对比

图2～图7分别为甲烷、乙烷、丙烷、H2S、N2、CO2等不同组分在不同配比条件下的相平衡曲线，当只有甲烷气体时，生成的是Ⅰ型水合物（未标注默认为Ⅱ型水合物）。如图2所示，相平衡曲线随着乙烷含量的增加逐渐向右移动，当含量达10%后，再增加乙烷含量，相平衡曲线右移的幅度变小。说明乙烷对水合物生成有促进作用，但这种促进作用随着含量的增加而逐渐减小。由图2、图3、图4可知，单独加入丙烷及同时加入乙烷、丙烷，其效果及变化趋势与单独加入乙烷相同。综合对比图2、图3、图4，发现丙烷对水合物生成促进效果大于乙烷，同时加入乙烷和丙烷，效果处于两者之间。这是由于Ⅱ型天然气水合物由两种大小不同的笼型空腔组成，其中小空腔为十二面体五边形（512），大空腔为十六面体（51264），丙烷分子较大，较乙烷更适合与大空腔形成包络，因而其促进效果更好。从图5～图7可以看出，H2S和CO2对水合物生成起促进作用，其中CO2促进效果有限，N2对水合物相平衡曲线影响不大，甚至引起曲线左移，起轻微抑制作用。这是因为H2S和CO2均属于酸性气体，相比于碳氢化合物更易溶解于水，与水分子形成笼型结构，且同等条件下，H2S比CO2与水接触更充分，另外CO2在温度、压力较高时还有还原作用，因此H2S对天然气水合物的促进作用更好。N2性质不活泼，对水合物生成起轻微抑制作用。图3 不同含量甲烷、丙烷相平衡曲线

不同含量甲烷、丙烷相平衡曲线

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
[1]热力学添加剂复杂体系中气体水合物的相平衡理论预测和动力学特性研究[D]. 赵伟龙.重庆大学 2016



本文编号：3520262