利用井下节流技术防止水合物形成

新型水合物分离技术研究进展

现代化工990704 现代化工 MODERN CHEMICAL INDUSTRY 1999年第19卷第7期 Vol.19 No.71999 新型水合物分离技术研究进展* 陈光进　程宏远　樊拴狮摘　要　介绍了一种新型的分离技术——利用固体水合物的生成实现混合物分离的技术及其在此领域的研究和应用成果。随着绿色化学和生物工程技术的发展，该技术方法将会引起更多的关注。关键词　气体水合物，分离技术、海水淡化，提浓，生物技术 New separation technology through forming solid gas hydrates Chen Guangjin, Cheng Hongyuan, Fan Shuanshi (Petroleum University, Beijing 102200) Abstract　The basic principles and possible applications of an entirely new separation technology,i.e.that mixture is to be separated through forming solid gas hydrates,are introduced.With the developments of green chemistry and biological engineering, the new technology will arrest more and more attentions. Key words　gas hydrate,separation,desalination,concentration,biotechnology 1　水合物气体水合物是轻质气体(CH4，C2H6，N2，CO2等)和水在一定温度和压力下生成的一种固体结晶物质。温度低于和高于水的正常冰点均可形成水合物。在自然界中，水合物大多存在于大陆永久冻土带和深海中，其组成是以甲烷为主，与天然气组成非常相似，常称其为天然气水合物。本世纪30年代发现，堵塞输送天然气管线的原因是生成了天然气水合物，而不是最初认为的“水结冰”。因为油气生产、输送和加工的工艺条件很适合水合物的生成，避免天然气与水形成水合物是天然气生产必须解决的技术问题之一。随着对天然气水合物研究工作的展开，许多抑制天然气水合物生成的方法已成功地用于生产。在对天然气水合物进行研究工作的过程中，同时产生了一些与此相关的技术。目前，对水合物应用技术的研究和开发工作主要包括：①水合物储存和运输天然气；②水合物作为潜在的未来能源；③水合物分离技术；④水合物技术应用于生物工程。在陆地和海上石油开发过程中，研究工作多集中在石油天然气开采和输送中的水合物堵塞问题。但是，随着社会对环境保护要求的日益加大，生物工程技术的快速发展以及对新能源的开发需求，水合物应用技术已引起越来越多的科学家和工业界人士的关心。水合物分离技术便是其中的一种。 2　水合物分离技术 2.1　水合物法分离混合物的机理水合物法分离混合物是基于水合物晶体中仅包含水和可生成水合物的气体组分，且气体组分在水合物晶体中的组成与其在气相中的组成不相同。完整的水合物是一种具有立方晶格结构的晶体，仅含有水和与其形成水合物的气体组分、离子以及一些强极性组分均不能含于水合物中，而能形成水合物的气体也仅限于那些分子尺寸介于氖和丁烷之间的非极性气体和少数弱极性气体(CO2、H2S等)。不同的气体组分生成水合物的压力相差很大，一般大于同温下气体组分饱和蒸气压的差，因此通过形成水file:///E|/qk/xdhg/xdhg99/xdhg9907/990704.htm（第 1／4 页）2010-3-23 11:05:15

天然气水合物勘探开发技术研究

天然气水合物勘探开发技术研究摘要：天然气水合物广泛分布于陆域的永久冻土与深海沉积物内，是人类十分理想的替代能源。本文重点探讨了我国天然水合物资源在勘探开发技术方面的进展，并以此为基础，对我国天然气水合物的开发技术提出几点建议。关键词：天然水合物;开发技术;勘探技术;进展天然气水合物又被称作可燃冰，具体指低温高压环境下，水与天然气所形成的笼形、冰态化合物，其实质是天然气在自然界中特殊的存在形式，广泛分布于水深300米以下的海洋与陆地中的永久冻土中，其显著特点为储量大、分布广。本文将对我国天然水合物资源的勘探开发技术展开探讨。 1 天然水合物资源的勘探开发技术进展 1.1 成藏机理的研究我国于2008年9月，正式开始研究南海天然气水合物资源的开采基础和富集规律，将此项研究命名为“973”项目，分别从地质条件、热力学条件以及气源条件等不同的角度，对我国天然气水合物的成藏机理进行了分析与探讨，以便对其成藏规律展开更详尽的

研究。最后通过汇集研究成果，形成了一本详明的专集，并获得国内外一致好评与认可。 1.2 勘探技术的研究我国于1999年在南海的北部陆坡区域对天然气水合物进行了深度调查与研究，其工作量相当庞大，主要包括对4470千米的近海区域进行高分辨率多道地震的采集与处理，在海底浅表层设置138个站位进行地质取样，设置59个站位进行海底摄影，其中，浅层剖面的厚度达到2100千米。此项调查与研究取得了一定的成果，终于发现天然气水合物资源所存在的一些地球化学、物理以及地质方面的异常标志，并初步证实：在我国海域中有天然气水合物资源的存在。我国于2002年正式启动了被命名为“118专项”的天然气水合物的调查与研究项目，专门对其关键技术展开深入研究。2006年，我国启动“”计划，再次对如何勘探与开发天然气水合物资源的一些关键技术展开研究，此计划被定义为重大专项，并设置了7个相关课题，主要包括如何勘探、取心、成藏以及开采天然气水合物等方面的内容。此项研究最大的收获就是分别从陆上与海上获得了天然气水合物的真实样品，为我国勘探技术的进展奠定了扎实的基础。国土资源部于2007年5月在南海神狐进行钻探取

井下节流工具说明书..

井下节流工具说明书编写：张金德余瑜勘探开发研究院 2003.2

目录一、油气井井下节流的机理 1.1概述 1.2油气混合物通过油嘴流动的热力学基础 1.3井下节流与自喷管举升效率的关系 1.4地面油嘴与井下节流工具的比较二、新型井下节流工具介绍 2.1应用范围： 2.2主要规格及技术参数 2.3现场应用三、经济效益分析 3.1经济效益 3.2社会效益四、结论 4.1井下节流的作用 4.2性能及特点

油气井井下节流说明书一．油气井井下节流的机理 1.1、概述油、气、水合物从油（气）藏到分离和储存系统，为了控制油、气、水经多孔介质渗流（流入动态）、垂直管流及水平或起伏管流的流动型态，使井按预期的要求生产，必须施加相应的机械条件，这些机械条件是：⑴、从产层到井筒的设备如套管、油管、封隔器、井下节流工具等。其中井下节流工具是自喷井最重要的井下控制器。⑵、从井口到地面集输系统的设备，如井口装置、出油管线、地面油嘴等，其中地面油嘴又是自喷井最重要的地面控制器。 ⑶、各种地面设施，如油气（或气水）分离器、储罐等。由此可见，地面油嘴和井下节流工具就是在多相流程的不同部位设置的节流器。在井口管线上安装地面油嘴，能够产生井口压力降，以增大井口的安全程度和减少分离器的压力；而在井下安装井下节流工具,则可产生井筒压力降，调节举升管中地层能量的利用，从而调节地层气液流体的产量。地面油嘴与井下节流工具的比较见表一。 1.2、油气混合物通过油嘴流动的热力学基础气体（或可压缩气、液混合物流体）在节流嘴中流动时，由于流速极快（可达声速），流动介质（气、液混合物）与外界（如油管环空、套管水泥环以及地层等所组成的多壁层之间）来不及进行热交换，这一过程可视为绝热膨胀过程。对该流动系统而言，气液混合流体在通过节流嘴的瞬间，与外界无热交换，内能的减少全部用于动能的增加。内能消耗的结果使气液混合物流经油嘴瞬间的温度急剧下降，这就是为何节流易出现冻堵的缘故。水合物冻堵现象发生在地面油嘴，而井下节流工具却能避免的原因主要有两点：①由于井内自下而上压力下降幅度较小，而井内温度下降幅度较大；②气液混合物经井下节流工具节流后在管线流动与外界油管、环空、套管、地层等所组成的多层壁之间进行热交换，温度升高。而气液混合物经地面油嘴节流后在管线流动时与外界油管、空气之间进行热交换，温度不一定升高，地面与井下热交换场所的环境温度相差很大，特别是北方冬季。因此，井下节流工具安装在一定的深度后，能达到防止井下冻堵的目的。 1.3、井下节流与自喷管举升效率的关系无论是从地下采出原油或天然气，多数情况下都伴随产出气、液两相或多相混合物，对油井，除油和地层水之外，尚有溶解气等。对气井，液相物质可能是借助于气体膨胀而被带

天然气水合物的危害与防止

天然气水合物的危害与防止一、天然气水合物在一定的温度和压力条件下，含水天然气可生成白色致密的结晶固体，称为天然气水合物(NGHnaturalgashydrate)，其密度约为 0.88～0.99g/cm3。天然气水合物是水与烃类气体的结晶体，外表类似冰和致密的雪，是一种笼形晶状包络物，即水分子借氢键结合成笼形晶格，而烃类气体则在分子间作用力下被包围在晶格笼形孔室中。NGH 共有两种结构，低分子的气体(如CH4，C2H6，H2S)的水合物为体心立方晶格；较大的气体分子(如C3H8，iC4H10)则是类似于金钢石的晶体结构。当气体分子充满全部晶格的孔室时，天然气各组分的水合物分子式可写为CH4·6H20，C2H6·6H20，C3H8·17H20，iC4H10·17H20，H2S·6H20，CO2·6H20。水合物是一种不稳定的化合物，一旦存在的条件遭到破坏，就会分解为烃和水。天然气水合物是采输气中经常遇到的一个难题之一。二、天然气水合物的危害及成因 1.天然气水合物的危害在天然气管道输送过程中，天然气水合物是威胁输气管道安全运行的一个重要因素。能否生成水合物与天然气组成(包括含水量)、压力、温度等条件有关。天然气通过阻力件(如节流阀、调压器、排污阀等)时，天然气压力升高，气体温度下降。温度的降低会使管路、阀门、过滤器及仪表结霜或结冰降低管道的输送效率，严重时甚至会堵塞管道，以导致管道上游压力升高，引起不安全的事故发生，造成设备及人员的伤害，从而影响正常供气。天然气水合物一旦形成后，它与金属结合牢固，会减少管道的流通面积，产生节流，加速水合物的

进一步形成，进而造成管道、阀门和一些设备的堵塞，严重影响管道的安全运行。我国某长距离输气管道，在投产后多次出现水合物堵塞。因此，研究和讨论天然气输送过程中水合物的防治和处理，对保障天然气管道的安全运行具有十分重要的实际意义。 2.形成天然气水合物的条件(1)形成天然气水合物的必要条件①气体处于水汽的饱和或过饱和状态并存在游离水；②有足够高的压力和足够低的温度。管道中有水是形成天然气水合物的必要条件之一。天然气水合物是天然气与水在一定条件下形成的一种类似冰雪的白色结晶体。形成天然气水合物的首要条件是管道内有液态水或者天然气的水蒸气分压接近饱和状态。第二是管道内的天然气要有足够高的压力和足够低的温度。天然气中水汽含量取决于压力、温度和气体的组成。在压力不变的条件下，天然气的温度越高，气中水汽含量越大；在温度不变的条件下，天然气中水汽的含量随压力的升高而减少；天然气的相对分子质量越大，则单位体积内的水汽含量就越少；当天然气中含有氮气时，水汽含量减少；而含有重烃、二氧化碳和硫化氢时，水汽含量将增大。天然气的含水特性，可以用绝对湿度、相对湿度和水露点来表示。当湿天然气中存在液态水分时，在管道中所形成的液滴，由于在阀门、弯头、三通等地方同管壁相碰撞成为粉末而这些液末同气体混在一起并一道流动，黏附在管道的内表面上成为液膜，在高压低温条件下，就在管壁形成一层水合物，水合物便一层层地加厚，使管道内径变小，甚至将管道堵死。在实际生产中，脱水就是降低天然气中的水汽含量，即降低天然气的水露点。水合物形成的临界温度是水合物可能存在的最高温度，高于此温度，不论压力多高，也不会形成水合

防止水合物形成的方法和解除水合物冰堵的措施

防止水合物形成的方法和解除水合物冰堵的措施根据天然气水合物形成的主要条件，天然气中饱和水蒸气是形成水合物的内因，温度和压力是形成水合物的外因。所以，防止水合物形成可以从两方面考虑，一是提高天然气的温度，二是减少天然气中水汽的含量。提高天然气的流动温度，即在截流阀前对天然气加温，或者敷设平行于输气管线的伴热管线，使天然气流动温度保持在天然气中水露点温度之上，可以防止天然气水合物的形成。一、天然气水合物的危害天然气水合物是石油、天然气开采、加工和运输过程中，在一定温度和压力下天然气与液态水形成的冰雪状复合物。严重时，这些水合物能堵塞井筒、管线、设备，从而影响石油、天然气的开采、加工和运输。天然气水合物一般形成在阀门、管线、设备的节流处，或者设备设施地势低洼处。二、天然气水合物的生成条件形成天然气水合物首要条件是天然气中含水，且处于饱和状态，甚至有游离态水的存在；其次是有一定条件的压力和低于水合物形成的温度。

三、解除水合物冰堵如果输气管线某处由于某种原因，已形成水合物，造成冰堵，就得及时解堵。解除冰堵的措施有三，其一是加热解堵，二是降压解堵，三是注抑制剂解堵。 1、加热解堵法即在其形成水合物的局部管段，利用热源（如热水、蒸气）加热天然气，提高天然气的温度，破坏天然气水合物的形成条件，达到水合物分解，并被天然气带走，从而解除水合物在局部管段的堵塞。如果气体被有效加热水合物将不能形成，或已形成的水合物将融化。对于输送管道来说，使用一个在线加热器在气体进入管道之前对液体加热时很普通的事，液体应加热足够的时间以达到其在流出管道高于水合物的温度。如果管道太长可以考虑分段加热，另一种方法是使用伴热线，即可使用电伴热也可以用流体伴热线。 2、降压解堵即在已形成水合物的输气管段，用特设的支管，暂时将部分天然气放空，降低输气管压力，破坏水合物的形成条件，即相应降低水合物的温度，在水合物的形成温度刚一低于输气管线的气流温度时，水合物就立即开始分解。实践证明，这种水合物分解得很迅速，整个操作过程仅需要10min左右。这是由于当水

水合物溶液分离技术研究进展

2014年第33卷第6期CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS ·1387· 化工进展水合物溶液分离技术研究进展李士凤1，2，谭哲1，申延明1，刘东斌1，樊丽辉1，白净3 （1沈阳化工大学化学工程学院，辽宁沈阳 110142；2辽宁省化工分离技术重点实验室，辽宁沈阳 110142； 3郑州大学化学与能源学院，河南郑州 450001）摘要：水合物法溶液分离是一种新兴的分离技术。本文概述了水合物溶液分离技术的基本原理，指出水合物溶液分离技术的优缺点。重点回顾了水合物溶液分离技术在海水淡化、废水处理、果汁浓缩、生化分离等过程中的研究进展：尽管水合物海水淡化已经有工业化的报道，但是水合物生成压力较高，分离过程能耗较大，阻碍了该技术的推广应用；水合物法废水处理仅局限于制浆废水回收方面；水合物果汁浓缩以及生化分离方面的研究表明水合物法对于高附加值产品分离十分有效。分析表明，水合物溶液分离技术在上述应用过程中存在水合物生成压力大、水合物结晶夹带浓缩液等问题，指出未来水合物溶液分离技术的研究方向为寻找更加有效的水合物生成气体以及在高附加值产品分离回收过程中的应用。关键词：水合物；分离；水溶液；脱盐；果汁浓缩中图分类号：TQ 028.8 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2014）06–1387–06 DOI：10.3969/j.issn.1000-6613.2014.06.005 Progress in aqueous solution concentration by forming clathrate hydrate LI Shifeng1，2，TAN Zhe 1，SHEN Yanming 1，LIU Dongbin 1，F AN Lihui 1，BAI Jing3（1College of Chemical Engineering，Shenyang University of Chemical Technology，Shenyang 110142，Liaoning，China； 2Liaoning Provincial Key Laboratory of Chemical Separation Technology，Shenyang 110142，Liaoning，China；3School of Chemical Engineering and Energy，Zhengzhou University，Zhengzhou 450001，Henan，China）Abstract：The hydrate-based solution separation is a novel separation technology. This paper summarized the basic principle of aqueous concentration by forming hydrate，the benefits and drawbacks of hydrate technology. This paper emphasized the progress of seawater desalination，wastewater treatment，juice concentration，and biochemical separation by forming clathrate hydrate. Although forming hydrate desalination has been industrialized，the high and energy consumption of hydrate formation pressure limited its applications. The research on waste water treatment was only limited to pulping waste water recovery. Juice concentration and biochemical separation by forming hydrate were proven to be effective in recovery products with high added-value. The problems of high pressure of hydrate formation and hydrate crystal entrained concentrated solution by forming clathrate hydrate were also discussed. Future research directions of aqueous solution concentration by forming hydrate were proposed. Key words：hydrate；separation；aqueous solution；desalination；juice concentration 气体水合物属于笼型化合物（clathrate）的一种，因此又被称为笼型水合物（clathrate hydrate），它是由一种或几种气体或挥发性液体在一定温度和压力条件下与水作用生成的非固定化学计量的笼型晶体收稿日期：2013-12-04；修改稿日期：2013-12-27。基金项目：国家自然科学基金项目（21106085）。第一作者及联系人：李士凤（1979—），博士，硕士生导师。E-mail li.shi.feng@https://www.360docs.net/doc/d314173275.html,。

天然气水合物的危害与防止(2021年)

( 安全技术 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改天然气水合物的危害与防止 (2021年) Technical safety means that the pursuit of technology should also include ensuring that people make mistakes

天然气水合物的危害与防止(2021年) 一、天然气水合物在一定的温度和压力条件下，含水天然气可生成白色致密的结晶固体，称为天然气水合物(NGHnaturalgashydrate)，其密度约为0.88～0.99g/cm3 。天然气水合物是水与烃类气体的结晶体，外表类似冰和致密的雪，是一种笼形晶状包络物，即水分子借氢键结合成笼形晶格，而烃类气体则在分子间作用力下被包围在晶格笼形孔室中。NGH共有两种结构，低分子的气体(如CH4 ，C2 H6 ，H2 S)的水合物为体心立方晶格；较大的气体分子(如C3

H8 ，iC4 H10 )则是类似于金钢石的晶体结构。当气体分子充满全部晶格的孔室时，天然气各组分的水合物分子式可写为CH4 ·6H2 0，C2 H6 ·6H2 0，C3 H8 ·17H2 0，iC4 H10 ·17H2 0，H2

S·6H2 0，CO2 ·6H2 0。水合物是一种不稳定的化合物，一旦存在的条件遭到破坏，就会分解为烃和水。天然气水合物是采输气中经常遇到的一个难题之一。二、天然气水合物的危害及成因 1.天然气水合物的危害在天然气管道输送过程中，天然气水合物是威胁输气管道安全运行的一个重要因素。能否生成水合物与天然气组成(包括含水量)、压力、温度等条件有关。天然气通过阻力件(如节流阀、调压器、排污阀等)时，天然气压力升高，气体温度下降。温度的降低会使管路、阀门、过滤器及仪表结霜或结冰降低管道的输送效率，严重时甚至会堵塞管道，以导致管道上游压力升高，引起不安全的事故发生，造成设备及人员的伤害，从而影响正常供气。天然气水合物一旦形成后，它与金属结合牢固，会减少管道的流通面积，产生节流，加

甲烷水合物的生成与研究

甲烷水合物的生成与研究天然气水合物是由天然气和水在低温高压环境下形成的似冰状白色固体物质，又称“可燃冰”，其广泛存在于海洋和大陆冻土层中。天然气水合物作为一个重要的储藏甲烷的能源，含碳量大约相当于其他矿物燃料含碳量总和的２倍之多，被誉为２１世纪的新替代能源，我国２００７年在南海发现了水合物，因此，对天然气水合物的系统研究具有重要的意义。根据天然气的运移情况和具体的地理地质环境将海底天然气水合物的形成体系划分为渗漏体系和扩散体系。扩散体系下的天然气水合物形成较为缓慢，是由以甲烷为主的烃类气体在微生物或热作用下散布于海底松散的多孔沉积物中，在合适的温度和压力条件下生成水合物；渗漏体系是海洋底部由于地壳构造活动产生的挤压或拉伸等变形作用或海洋沉积物的侧向挤压变形作用而出现的断层，使得圈闭中的烃类气体沿着该通道向上渗漏，形成稳定的水合物形成所需的气源，从而在较短的时间内快速生成天然气水合物。在这２种形成体系中，渗漏型水合物储量更大，生成速度更快，具备更高的开采和利用价值。墨西哥湾存在典型的渗漏型水合物，据估计我国南海也可能存在这种类型的水合物藏。目前对渗漏型水合物的研究较少，王玉彬等对渗漏型二氧化碳水合物的生成进行了初步的实验模拟；陈多福等对墨西哥湾渗漏型水合物沉淀比例进行了研究，表明１０Ka内有１３％的渗漏天然气沉淀

为水合物，渗漏系统天然气水合物成藏动力学为水合物资源评价提供了一种新的资源评价方法；曹运城等探讨了热传递对渗漏型水合物生成的影响，表明渗漏型水合物生成过程中的放热作用使沉积层地温升高，导致水合物生成稳定带厚度减少，从而使水合物分解；吴时国等对我国南海北部深水油气渗漏及水合物成藏之间的关系进行了探究，分析了南海北部渗漏型水合物成藏的可能性。

水合物法分离技术研究_樊拴狮

技术进展水合物法分离技术研究* 樊拴狮　程宏远　陈光进　郭天民 (石油大学流体高压相态及物性研究室,北京102200) 摘要　从水合物的结构和性能出发,对基于水合物形成和分解的分离过程进行了分析和研究,探讨了基于水合物的分离技术,包括气体分离和水溶液分离或提浓两个方面。综述了近年来水合物法分离的研究现状、相关技术内容和应用领域。关键词　水合物,分离技术,气体分离,海水淡化,水处理 Separation technique based on gas hydrate formation Fan S huanshi,Cheng H ongyuan,Chen G uangj in,Guo Tianmin (High P ressur e F luid Phase Behav io r&Pr opert y Resear ch L abo rato ry of U niver sity of Pet ro leum, Beijing102200) Abstract　T he separ atio n pr ocesses based on the pr operties of clathr ate hydr ates,bot h for ga s separ atio ns and fo r wat er-co ntaining separ ations,ar e discussed.A lso,the liter ature on t he histor y and pr og r ess of t he new techno lo gy are r eviewed. Key words　hydra te,separat ion technolog y,gas separat ion,desalinatio n,w ater t reat ment 自1810年以来,人们对水合物问题进行了百余年的科学研究。本世纪30年代发现,堵塞天然气输送管线的原因不是因为结冰,而是生成了天然气水合物因而影响了正常的生产。随后人们为抑制和防止水合物的生成进行了不懈的努力,在相平衡和动力学抑制剂方面均取得了巨大成就[1,2]。随着有关水合物研究工作的不断深入,人们逐步认识到气体水合物不仅仅有害于工业生产,也可造福于人类。例如利用水合物技术可开发地层天然气水合物资源[3]、高温蓄冷、储存和运输天然气[3]、处理和封闭有毒有害气体及实现混合物分离等[2]。最早的水合物法分离技术是60年代出现的海水淡化专利[4,5],随后被应用于果汁浓缩,可去除其中80%的水[6],由于成本因素直到最近才工业化。90年代以来,随着水合物理论和技术不断地发展和成熟,开展水合分离研究的报道日趋增多。 1　水合物结构及分离基础气体水合物可被看作是一类主-客体材料。在气体水合物中,水分子(主体分子)形成一种点阵结构, 　*中国博士后科学基金资助项目。气体分子(客体分子)则填充于点阵间的笼。气体和水之间没有化学计量关系。形成点阵的水分子之间由较强的氢键结合,而气体分子和水分子之间的作用力为van der Waals力。到目前为止,已经发现的气体水合物结构有结构Ⅰ型、结构Ⅱ型和结构H型3种。结构Ⅰ型属于体心立方结构,可由天然气小分子在深海形成。结构Ⅱ型属于金刚石晶体立方结构,可由含分子大于乙烷小于戊烷的天然气或石油形成。结构H型属于六面体结构(取英文字母H代表),可由挥发油和汽油等大分子形成。正五边形的十二面体(D-512)在3种结构中均存在,而十四面体(T-51262)、十六面体(H-51264)和二十面体(E-51268)分别是Ⅰ、Ⅱ和H型结构中的大笼子。另外,在H型结构水合物中尚有另外一种十二面体(D p-435663)笼子。实际上3类结构中决定晶格的笼的排列次序是非常不同的:Ⅰ型结构水合物由特定的T笼顶点确定,而Ⅱ型和H型结构是基于被氢键连结的D笼不同的堆迭次序。H型水合物的晶胞由3个D笼、2个D p笼和1个E笼堆垒而成,共含34个分子,晶胞分子式用S3S p2L?34H2O来表示。图1是3种水合物晶体结构和相应的笼,5种单元。

天然气水合物的防止措施

天然气水合物生成的防止措施一、天然气水合物的介绍天然气水合物（gashydratets）也称水化物，它是由碳氢化合物和水组成的一种复杂的白色结晶体。一般用M·nH2O，M为水合物中的气体分子，n为水的分子数，如CH4·6H2O、CH4·7H2O、C2H6·7H2O 等。天然气水合物是一种络合物，水分子借氢键结合成笼形晶格，气体分子则在范德华力作用下，被包围在晶格中。气体水合物有14-面体和16-面体两种结构。二、天然气水合物生成的条件预测天然气水合物的生成与输气管道中气体的压力、温度及水汽含量密切相关。形成水合物的条件主要有两个：一是天然气足够低的温度和足够高的压力；二是必须输送温度低于天然气露点温度，有游离水析出。除此之外，高的气体流速任何形式的搅动及晶种的存在等。预测天然气水合物生成一般是根据实验数据绘制成不同相对密度天然气形成水合物的平衡曲线，见附图。曲线上方为水合物形成区，下方为不存在区。由图可知，压力越高、温度越低越易形成水合物。根据附图可大致确定天然气形成水合物的温度和压力。但对含H2S 较高的天然气，不宜使用。若相对密度在两条曲线之间，可用内插法进行近似求得。三、天然气水合物的防止措施为防止水合物的形成，一般有四种途径:1）提高天然气

的输送温度；2）降低压力至给定温度水合物生成压力以下；3）脱除天然气中的水分；4）向气流中加入抑制剂（阻化剂）。防止水化物最积极的方法保持管线和设备不含液态水，而最常用的方法则向气流中加入各种抑制剂。 1、提高天然气流动温度加热提高天然气流动温度是防止生成水合物和排除已生成水合物的方法之一。这就是在维持原来的压力状态下使输气管道中的天然气的温度高于生成水合物的温度。但这种方法不适用干线输气管道中，因为消耗能量大，而且冷却气体是增加输气管道流量的一个有效方法，特别是对于压缩机站数较多的干线输气管道。加热方法通常在配气站采用，因为那里经常需要较大幅度的降低天然气的压力，由于节流效应会使温度降得很低，从而使节流阀、孔板等发生冻结。 2、降压这一方法也可用来排除输气管道中已形成的水合物，其途径就是通过放空管放空，降压后，必须经过一段时间，（从几秒到几个小时），以分解水合物。但用放空降压来解堵，必须在环境温度高于0℃以上的条件下进行，否则，水合物分解了，但立即又转化为冰塞。如干线中天然气的最低温度接近于零，在此温度下，生成水合物的平衡压力约为1～1.5MPa，而一般的输气压力大

水合物法海水淡化技术应用进展

水合物法海水淡化技术应用进展任宏波1，2，相凤奎3，2，张磊4，刘昌岭1，2，业渝光1，2 （1.国土资源部海洋地质油气资源与环境地质重点实验室山东青岛266071 2.青岛海洋地质研究所山东青岛266071 3.山东科技大学土木建筑学院山东青岛266510 4.中国石油大学（华东）石油工程学院山东青岛266555）摘要：本文重点介绍了水合物法海水淡化技术的基本原理、流程及其应用进展，并与目前的主流海水淡化技术进行了对比。水合物法海水淡化技术具有洁净环保、成本低廉、能耗低等绝对优势，必将拥有良好的应用前景。关键词：水合物海水淡化水合剂排盐效应中图分类号：文献标识码：A 我国淡水资源量的缺乏，已经成为制约经济发展和社会进步的瓶颈。能否成功找到一条水资源补充和可持续利用的有效途径，意义重大。海水淡化技术作为一种解决淡水资源匮乏的有效手段，越来越受到沿海地方政府的广泛关注。所谓海水淡化即为从海水中提取淡水。我国海水淡化技术研究已经走过近50年时间，早在1958年，我国就开始海水淡化技术的研究 [1]。发展到目前为止，已有的海水淡化方法主要包括蒸馏法、膜法、结晶法、溶剂萃取法和离子交换法等 [2]，然而这些方法分别存在能耗大，成本高，结垢情况严重等局限性[1-3]，需要开发更加经济环保的海水淡化方法。水合物法海水淡化技术是利用较易生成水合物的气体分子与海水中的纯水生成水合物晶体，固液分离后，所得到的固体水合物分解即可得到淡水。20 世纪40年代，Parker等[4]就利用水合物技术从海水中提得到淡水，但是这一技术直到进入21世纪后才进入人们的视野。水合物法海水淡化技术的最大优点是能耗低、设备简单、紧凑[5]；水合剂在水或盐水中溶解度低；无毒，价廉易得，无爆炸危险，显示了良好的应用前景。本文主要介绍了水合物法海水淡化的技术原理及应用进展，并与传统的海水淡化技术进行了对比，旨在为该技术的应用提供一定的参考。 1水合物法海水淡化技术原理 1.1水合物的组成收稿日期：2011-X-X 基金项目：国土资源部公益性行业科研专项（201111026）作者简介：任宏波（1976-），男，高级工程师，主要从事水合物方面研究工作，renhongbo1111@https://www.360docs.net/doc/d314173275.html,

天然气水化物的形成及防止

天然气水化物的形成及防止概述天然气水化物(hydrate)是轻的碳氢化合物和水所形成的疏松结晶化合物,是一种天然气中的小分子与水分子形成的类冰状固态化合物，是气体分子与水分子非化学计量的包藏络合物，即是水分子与气体分子以物理结合体所形成的一种固体。水化物通常是当气流温度低于水化物形成的温度而生成。在高压下，这些固体可以在高于0℃而生成。水化物形成的主要条件是： 1．天然气的含水量处于饱和状态天然气中的含水汽量处于饱和状态时，常有液相水的存在，或易于产生液相水。液相水的存在是产生水合物的必要条件。 2．压力和温度当天然气处于足够高的压力和足够低的温度时，水合物才可能形成。天然气中不同组分形成水合物的临界温度是该组分水合物存在的最高温度。此温度以上，不管压力多大，都不会形成水合物。不同组分形成水合物的临界温度如下表所示。天然气生成水合物的临界温度表过去曾认为该值为21.5，后经研究，在33.0～76.0MPa条件下，甲烷水合物在28.8℃时仍存在，而在390.0MPa条件下，甲烷水合物形成温度高达47℃。3．流动条件突变在具备上述条件时，水合物的形成，还要求有一些辅助条件，如天然气压力的波动，气体因流向的突变而产生的搅动，以及晶种的存在等。防止水化物形成的方法有： 1、加热，保证气流温度总是高于形成水化物温度； 2、用化学抑制剂或给气体脱水。在选择水化物抑制剂或脱水方法之前，整个操作系统应该是最优化的，以使必须的处理过程减至最少。人们认为有以下的一般方法可供考虑： 1、减少管线长度和阻力部件来减小压力降； 2、检验在寒冷地区应用绝热管道的经济性。 2．2 天然气中水汽的含量一.几个概念 1．绝对湿度或绝对含水量e 标准状态下每立方米天然气所含水汽的质量数，称为天然气的绝对湿度或绝对含水量。 2．饱和湿度或饱和含水量一定状态下天然气与液相水达到相平衡时，天然气中的含水量称为饱和含水量。用es表示在饱和状态时一立方米体积内的水汽含量。如果e

水合物计算方法

水合物分析分段计算方法与压力场温度场分段方法相同。表1天气组分数据（与气井压力场的一样）名称百分数（%） C 1 91.8 C 2 1 C 3 0.6 C 4 0 IC 4 0 IC 5 0 CO 2 4.6 H2S 0 N 2 2 表2小孔穴和大孔穴中组分j 的Langmiur 常数每个点均需迭代计算初值赋值公式： 6.38ln9.869262s T p =+ 输入：p —为计算点处流体压力，MPa （压力场已经算过）输出：s T —计算点水合物的生成温度，K 。水合物的生成温度的迭代公式为：1 () () n n s s s s F T T T F T +=- ' p <6.865时： 12() 3.51517050.014360650.117660901ln(1(9.869))0.05883045ln(1(9.869)) s s i i i i F T T C y p C y p =-+ ?+?+?+?∑∑

1112229.869()0.014360650.1176609011(9.869) 9.8690.058830451(9.869) s i i i i i i i i i i p F T B C y C y p p B C y C y p '=--??- +?? ?+?∑∑∑∑ p >6.865时： 12()8.9751100.033039650.117660901ln(1(9.869))0.05883045ln(1(9.869))s s i i i i F T T C y p C y p =-+ ?+?+?+?∑∑ 1112229.869()0.033039650.1176609011(9.869) 9.8690.058830451(9.869) s i i i i i i i i i i p F T B C y C y p p B C y C y p '=--? ?- +???+?∑∑∑∑ () 111e j j s A B T j C -= () 222e j j s A B T j C -= 输入：ij ij B A 、——常数，其值见表2。 i y —组分所占摩尔分数，小数，等于读到表1的百分数值/100. 1(9.869)i i C y p ?∑—表示对后面的内容求和的意思 j j C C 21、——分别表示小孔穴和大孔穴中组分j 的Langmiur 常数；输出：()s F T 、()s F T ' 将()s F T 、()s F T '代入迭代计算公式得出1n s T +，若1 0.5n n s s T T +-<，则进入下一个点的计算，否则将1n s T +赋值给n s T ，继续迭代。输出结果为两条曲线：“温度场曲线”与“水合物生成温度曲线”类似结蜡预测若存在“水合物生成温度”>“井筒流体温度”，则下方解释为“该井有生成水合物的风险，生成位置xxxm ，温度xxx ”且“水合物生成温度”>“井筒流体温度”的线段标红。若不存在“水合物生成温度”>“井筒流体温度”，则下方解释为“井筒无生成水合物的风险！”

气体水合物科学与技术总结

总结第1章引言 1.目前发现的水合物结构有3种：Ⅰ型、Ⅱ型和H型。 2.气体水合物的研究基本方向：基础研究、管道水合物抑制技术开发、天然气固态储存和水合法分离气体混合物等新型应用技术开发、天然气水合物资源勘探与开发、温室气体的水合物法捕集和封存。 3.气体水合物研究的现实意义（1）被公认为21世纪的重要后续能源（2）天然气水合物和常规油气田生产密切相关（解决水合物堵塞井筒）（3）利用水合物独特的化学物理特征可以开发一系列高新技术造福人类（如：水合物法淡化海水，水合物法捕集CO2，水合物法制冷等）（4）气体水合物还与全球环境变化密切相关（地层水合天然气的释放造成温室效应）4.水合物研究涉及的领域：水合物化学和水合物地球科学水合物化学：研究水合物的形成条件、化学组成、生成/分解动力学特征以及水合物的密度、比热容、热导率等基本物性。水合物地球科学：研究天然气水合物的地球化学特征、生物特征、水合物成藏得地质条件、水合物中的声速等基本物性和地球物理特征。第2章气体水合物的晶体结构与基本性质 1.冰（H2O）有20余结构形式，通常书写为加后缀的罗马字母形式，如冰Ⅰ，冰Ⅱ，…等，罗马字母后面的h和c分别表示六角和立方，如冰Ⅰh、冰Ⅰc等。其中冰Ⅰc只能在很低的温度下（-100℃）才能存在，在自然界存在的冰的形态都是六角冰 2.水合物的稳定性主要取决于其孔穴被客体填充的百分数，被填充的百分数越大，它就越稳定。只有当客体分子达到一定的孔穴占有率时水合物晶格才能稳定存在。 3.客体分子与主体分子形成哪一种晶体结构主要由客体分子大小决定，另外也受客体分子形状、温度、压力、是否有水合物促进剂等因素影响。 4.理想状态下，1立方米水合物可以吸附176m3气体，1体积水合物分解后会释放出0.8 体积的水。 5.客体分子溶于水形成过饱和溶液是水合物形成的必要条件，过饱和度为气体水合物反应过程中主体分子(水)和客体分子(气体)的络合提供了物质传递的驱动力。 6.相平衡理论（1）相律自由度：我们把能够维持系统原有相数而可以独立改变的变量叫做自由度。自由度改变，相数也必然改变。 F=C-P+2 （C为组分数，P为相数）。 C=S-R-R’（S为化学物质数目，R为化学平衡反应数目，R’为独立的限制条件数目）。

井下节流阀2

井下油嘴的作用：使天然气的节流、降压、膨胀过程发生在井筒内。通过井下气嘴节流,降低气嘴上部天然气压力,破坏水合物的生成条件,达到防治水合物生成，取消地面保温装置、减少注醇量、提高气井携液能力的目的。现状分析：从地下采出天然气，多数情况下都伴随产出气、液两相或多相混合物。对气井，液相物质可能是借助于气体膨胀而被带出地面的。采用井下节流时，由于井下油嘴处的高速流细化液体，因而提高了气体的举液能力。一些井口压力较高的出水气井，在采用井下油嘴后，不仅提高了井口出气温度，消除了冻堵，而且增强了井的排水能力，若在套管环空定期注入泡排剂，效果更明显，能消除或减缓气井的井筒积液，降低液面上升速度，从而延长了油气井的自喷生产周期。井底节流不能改变产层的油气比，但是由于自喷管流速的增加，气体举液能力提高，气液相间滑脱减小，因而沿垂直管的举升更为有效。因此地面油气比相应稳定或略有下降，这与小油管排液机理大致相同。如果说小油管是以减小垂直管流通面积来获得举液所需气流速度，那么井下节流则是变压力能为速度能以获得气体排液最小流速的。井下油嘴的优点：水合物冰堵现象发生在地面油嘴，而井下油嘴却能避免的原因主要有两点： ①由于井内自下而上压力下降幅度较小，而井内温度下降幅度较大；②气液混合物经井下油嘴节流后在管线流动与外界油管、环空、套管、地层等所组成的多层壁之间进行热交换，温度升高。而气液混合物经地面油嘴节流后在管线流动时与外界油管、空气之间进行热交换，温度不一定升高，地面与井下热交换场所的环境温度相差很大，特别是北方冬季。因此，井下油嘴安装在一定的深度后，能达到防止井下冻堵的目的。井下油嘴集输方式是在井下安装油嘴,这样可以在设置井下油嘴位置以上的井筒产生压力降，以达到利用地层本身的能量，调节地层气液流体产量的目的，这样地面集输流程产生的压力降很少，流体不会吸收大量热能，所以井下