天然气水合物储气量测定的研究
天然气水合物研究与开发

天然气水合物研究与开发天然气水合物是一种新型的燃料资源,其储量相当丰富,可成为未来能源转型的重要后备力量。
目前,天然气水合物研究与开发已经成为全球能源科技的热点。
一、什么是天然气水合物天然气水合物,是一种以天然气和水形式结合的化合物,也称为天然气冰或脆冰。
它的分子结构是由天然气分子和水分子构成的六边形晶格结构,其中天然气占70%左右,水分子占30%左右。
由于这种化合物在常温常压下呈脆性,有如冰块,因此被称为水合物。
天然气水合物分布广泛,主要分布在浅海和大陆架上,特别是北极地区、南海和日本海等开垦较少的区域。
据估算,全球天然气水合物储量超过14万亿立方米,其中中国的海域储量最高,达3400亿立方米以上,是世界最大的天然气水合物资源国家。
二、天然气水合物研究与开发现状天然气水合物研究和开发虽然起步较晚,但近年来取得了密集的进展。
目前,全球主要的天然气水合物开发国家包括日本、美国、加拿大、印度、中国等。
在日本,多家大型能源公司已经积极投资天然气水合物的开发研究。
日本已经建立了一系列天然气水合物研究机构,主要研究领域包括天然气水合物开采、运输、存储等方面。
美国和加拿大也在积极开展天然气水合物研究工作,主要集中在研究天然气水合物的资源量和开采技术等。
美国已经成立了多个天然气水合物研究中心和联合实验室,而加拿大则在开采海域天然气水合物方面颇具优势。
在印度,天然气水合物研究和开发也备受重视。
印度天然气公司和国家天然气水合物公司联合投资,开展天然气水合物研究和开采工作。
中国也将天然气水合物作为战略能源资源来进行研究开发。
自2013年以来,中国天然气水合物开发基地建设进展迅速,中国海油、中海油、中化集团等多家国内大型能源公司也进行了天然气水合物研究和开发工作。
三、天然气水合物的优缺点与传统燃料相比,天然气水合物具有许多优点。
首先,天然气水合物储量丰富,可作为未来的主要能源资源;其次,天然气水合物燃烧释放出的二氧化碳排放量较低,不会对环境造成较大污染;最后,天然气水合物与液化天然气相比,其产生的碳排放量更少,能源利用效率更高。
天然气水合物储层稳定性研究的开题报告

天然气水合物储层稳定性研究的开题报告一、选题背景及意义天然气水合物是一种以甲烷为主要成分的固态结构,存在于海洋和极地等低温高压环境下。
据估计,全球海底天然气水合物储量达到数千亿吨,是比石油和天然气储量还要丰富的未开发的能源资源。
但是,天然气水合物开采具有很高的技术难度和经济风险,主要原因是天然气水合物储层稳定性不够好,存在天然气泄漏和储层坍塌的风险。
因此,研究天然气水合物储层稳定性,探索安全高效的开采技术,具有重要的意义。
二、研究内容和目标本次研究旨在通过对天然气水合物储层的物理、化学、力学等方面的探索,深入研究天然气水合物储层稳定性问题,以实现以下目标:1、分析天然气水合物储层的基本属性,包括温度、压力、水分饱和度、孔隙度、密度等参数,并建立相应的实验模型。
2、研究水合物的结构、稳定性、形成、分解机制等,深入了解天然气水合物在不同环境下的变化规律和形成的影响因素。
3、探究天然气水合物储层在开采过程中可能存在的稳定性问题,分析开采的影响因素,例如注入压力、开采速率等,提出相应的解决方案。
4、进行模拟实验和数值模拟,验证实验结果的准确性和可行性。
三、研究方法和技术路线1、基础理论研究:利用文献综述方法,收集国内外相关的文献资料,深入了解天然气水合物的物理、化学、力学等方面的研究进展情况,为后续研究提供理论支撑。
2、实验研究:在实验室环境下,利用天然气水合物的结晶、分解性质以及物理、力学、化学性质等方面的特性,建立一定的实验模型和方法,探索不同环境下天然气水合物储层的形成和稳定性问题。
3、数值模拟研究:利用有限元方法、数值模拟等计算机技术,模拟天然气水合物储层的物理、化学、力学等方面的行为,模拟储层的稳定性,为后续的研究提供理论参考。
四、预期成果及应用前景本次研究预期通过实验模拟和数值模拟研究,深入探讨天然气水合物储层稳定性问题,建立理论模型,探索水合物在不同环境下的形成、分解机制及其稳定性问题,提出解决方案,为开发天然气水合物提供理论依据和技术支持。
天然气水合物调研报告题目

天然气水合物调研报告题目天然气水合物调研报告一、引言:天然气水合物,简称为气合物,是一种在高压低温条件下形成的天然气和水的化合物。
它是一种含有天然气和水分子结晶的矿物质,被广泛认为是未来能源领域的重要研究方向之一。
本报告旨在对天然气水合物进行深入调研,分析其产量、储量、开采技术和环境影响等方面的情况。
二、产量和储量:根据研究数据,全球天然气水合物的储量巨大,估计约达到20万亿立方米。
其中,亚太地区的储量最为丰富,占比超过75%。
日本是全球天然气水合物储量最大的国家,其次是印度、中国和韩国等国家。
然而,目前全球天然气水合物的实际开采量仍然较低,主要原因在于开采技术的不成熟和高成本等因素。
因此,对于天然气水合物的开采,目前主要集中在日本、美国和俄罗斯等少数国家。
三、开采技术:天然气水合物的开采技术在过去几十年中取得了重要进展。
主要的开采方法包括热解法、降低压力法、化学添加剂法和微生物法等。
其中,热解法是目前应用最广泛的方法,通过向水合物体加热以脱除其中的水分,从而释放出天然气。
然而,目前的开采技术仍然存在一些挑战,如高成本、环境影响和安全性等问题。
为了解决这些问题,需要进一步开展研究和开发新的开采技术。
四、环境影响:天然气水合物的开采对环境造成了一定的影响。
例如,开采过程中产生的废水和废气会对水质和空气质量造成污染。
另外,开采活动可能会破坏海底生态系统,对海洋生物产生负面影响。
为了减少环境影响,需要采取一系列措施,包括废水处理、废气净化和环境监测等,以确保开采过程的可持续性和环保性。
五、结论:天然气水合物是一种具有巨大潜力的能源资源,具有丰富的储量和广阔的开采前景。
然而,目前面临着技术成熟度低和高成本等挑战。
因此,需要加强研究和开发,提高开采技术的效率和安全性。
同时,应注重环境保护,减少对环境的负面影响。
综上所述,天然气水合物作为一种新兴能源资源,具有重要的战略意义和经济价值。
希望通过本报告的调研,能够加深对天然气水合物的了解,并推动其在能源领域的应用和开发。
显微激光拉曼光谱测定天然气水合物的方法研究

显微激光拉曼光谱测定天然气水合物的方法研究夏宁;刘昌岭;业渝光;孟庆国;林学辉;贺行良【摘要】天然气水合物是由烃类气体在一定的温度和压力下与水作用生成的一种非化学计量的笼型晶体化合物,显微激光拉曼光谱是测定其水合指数、笼占有率等结构参数的重要手段.天然气水合物极易分解,不能在常温常压下进行分析测试.本文针对天然气水合物的特性,研制了一套适合显微激光拉曼光谱法测定水合物的小型装置,将样品放入液氮罐中,定期加入液氮(-196℃)保存,确保在测定的过程中甲烷水合物保持稳定状态,解决了肉眼不可见水合物的微观识别问题.对实验合成的一系列不同体系的甲烷水合物和我国海域和陆域的水合物样品进行了分析,探讨了水合物样品的合成、保存和处理方法,研究了拉曼光谱测试条件,揭示不同条件下形成的水合物笼型结构特征.分析结果表明,对同一样品,测定水合指数的相对标准偏差小于1%,方法准确可靠,经分析南海神弧海域水合物为典型Ⅰ型结构的水合物,祁连山冻土区水合物为Ⅱ型结构的水合物,可为我国天然气水合物研究提供必要的结构信息.%Natural gas hydrates are non-stoichiometric clathrate compounds that are formed by hydrocarbon gases and water molecules under the conditions of low temperature and high pressure. Micro-laser Raman Spectroscopy is applied as an important method to measure structural parameters ( e. G. Hydration number, cage occupancy). Since the gas hydrate sample readily decomposes, it cannot be measured under normal temperature and pressure. In this paper, we describe a small instrument that has been designed to use Micro-laser Raman spectroscopy at low temperature and pressure for gas hydrates. Our work focuses on the synthesis, preservation and pre-treatment methods of hydrate samplesand optimizing parameters of the instrument. The method was verified by repeatedly measuring hydration numbers of the same sample with RSD less than 1 %. The results show that the method is accurate and reliable and can be used to identify the structure of simple hydrates. This method has been applied to measure natural gas hydrate samples recovered from the Shenhu area of the South China Sea and also Qilian mountain permafrost with satisfying results.【期刊名称】《岩矿测试》【年(卷),期】2011(030)004【总页数】7页(P416-422)【关键词】天然气水合物;激光拉曼光谱;水合指数;笼占有率【作者】夏宁;刘昌岭;业渝光;孟庆国;林学辉;贺行良【作者单位】国土资源部海洋油气资源与环境地质重点实验室,山东青岛266071;青岛海洋地质研究所,山东青岛266071;国土资源部海洋油气资源与环境地质重点实验室,山东青岛266071;青岛海洋地质研究所,山东青岛266071;国土资源部海洋油气资源与环境地质重点实验室,山东青岛266071;青岛海洋地质研究所,山东青岛266071;青岛海洋地质研究所,山东青岛266071;青岛海洋地质研究所,山东青岛266071;青岛海洋地质研究所,山东青岛266071【正文语种】中文天然气水合物广泛地存在于水深300 m以下的海底沉积物及陆地永久冻土带中,据估计其资源量超过了煤炭和石油储量的总和[1-2],被认为是人类未来理想的替代能源之一。
天然气水合物储层温压模拟实验及数值模拟方法

天然气水合物储层温压模拟实验及数值模拟方法天然气水合物是一种在高压高温环境下形成的天然气与水混合物,是一种重要的新型能源资源。
其存在于富含甲烷的海洋沉积物中,具有丰富的储量。
为了开发和利用天然气水合物,需要深入了解和掌握其储层性质。
本文旨在介绍天然气水合物储层温压模拟实验及数值模拟方法。
天然气水合物储层温压模拟实验是通过实验室装置,模拟地下储层的温度和压力条件,研究天然气水合物的生成、分解和运移规律。
该实验通常包括温度控制、压力控制和水合物样品的制备等步骤。
首先,通过恒温槽或电炉等装置控制温度,使其达到储层温度水平。
其次,通过压力控制装置调节和维持实验室环境的压力条件,模拟地下储层的压力状态。
最后,制备天然气水合物样品,通常是通过将甲烷气体和水按一定比例充分混合后进行凝固制备。
数值模拟方法是在储层温压模拟实验的基础上,采用数学和计算机技术进行建模和模拟,以探究水合物储层的温压分布、水合物生成与分解过程以及天然气的产出行为。
数值模拟方法能够辅助实验研究,提供更全面、详细的信息,并且具有节约成本、快速响应、可重复性等优点。
在进行天然气水合物储层温压模拟实验和数值模拟方法时,需要考虑以下几个关键因素。
首先是储层温度和压力的控制。
储层温度和压力是影响天然气水合物生成和分解的重要因素。
实验中需要准确控制这两个参数,以模拟地下储层的真实环境。
在进行数值模拟时,需要获得真实可靠的温度和压力数据,以确保模拟结果的准确性。
其次是水合物样品的制备。
水合物样品的制备是实验研究的基础,对于模拟地下储层的水合物形成和分解过程具有重要意义。
制备水合物样品时,需要准确控制甲烷与水的比例和混合程度,确保样品的稳定性和可靠性。
再次是数值模拟方法的选择和应用。
数值模拟方法有很多种,如有限元法、有限差分法、网格法等。
选择合适的数值模拟方法需要考虑模拟的复杂程度、计算量的大小以及结果的准确性等因素。
在应用数值模拟方法时,需要根据实际情况合理设定模型参数和边界条件,以获得可靠的模拟结果。
天然气水合物储气量直接测定的实验技术

天然气水合物储气量直接测定的实验技术
刘昌岭;业渝光;任宏波;刁少波;张剑
【期刊名称】《天然气工业》
【年(卷),期】2005(025)003
【摘要】研制了一套易于开启的天然气水合物实验装置,使合成的水合物很容易取出以便直接测定其储气量.设计加工了一套利用天然气水合物在真空下分解测量其气体体积的实验装置,提出了一种直接测定甲烷水合物储气量的方法-容积法,并测定了在不同条件下生成的甲烷水合物的储气量.与传统的重量法相比,容积法的可操作性强,受环境因素和人为因素的影响小,精密度与准确度高,能够比较准确地直接测出甲烷水合物的储气量,在天然气水合物资源量评价及天然气运输技术方面,都有广阔的应用前景.
【总页数】4页(P44-47)
【作者】刘昌岭;业渝光;任宏波;刁少波;张剑
【作者单位】中国海洋大学;青岛海洋地质研究所;中国海洋大学;青岛海洋地质研究所;青岛海洋地质研究所;青岛海洋地质研究所;青岛海洋地质研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TE1
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天然气水合物的研究与开发
天然气水合物的研究与开发天然气水合物(Natural Gas Hydrates,简称NGHs)是一种在特定条件下形成的固态结构,由天然气分子以水分子形成的晶体结构。
在自然界中,NGHs广泛分布于陆地和海洋之中,是一种重要的新能源资源。
本文将从NGHs的形成机制、地理分布、开发前景以及研究与开发进展等方面进行详细阐述,以加深对NGHs的认识。
首先,NGHs的形成机制是指在一定的温度和压力条件下,天然气分子与水分子形成稳定的晶体结构。
NGHs的形成需要特定的压力和温度条件,一般在深海及寒冷地区的沉积物中存在较为丰富。
在这些地区,水合物可通过天然气溶解在水中并与水形成晶体而形成。
NGHs的形成条件相对较为苛刻,通常要求温度低于0°C和压力高于零度压力。
NGHs的地理分布广泛,主要存在于深海和季节性寒冷地区的沉积物中。
据估计,全球水合物资源量巨大,达到约2.8×1017立方米的天然气,相当于传统石油和天然气资源储量的数倍。
深海中的NGHs资源最为丰富,其中包括大西洋、太平洋、印度洋和北冰洋等深海区域。
此外,季节性寒冷地区,如北极和西伯利亚,也是重要的NGHs资源区。
NGHs作为一种潜在的能源资源,具有巨大的开发前景。
首先,NGHs的资源量巨大,可为全球能源消耗提供巨大的补充;其次,NGHs的燃烧产物相对于传统燃煤和石油相对清洁,减少大气污染物净排放。
此外,NGHs的开采和利用对环境影响相对较低,对全球气候变化具有积极的影响。
因此,NGHs的开发是当前能源领域的研究热点之一。
目前,关于NGHs的研究与开发已经取得了一定的进展。
在研究方面,人们对NGHs的形成机制、分布规律及资源量进行了深入研究。
通过实验室模拟和航次观测等手段,开展了大量的水合物研究。
在开发方面,人们提出了多种开发利用技术,如钻井开采、热解开采和化学开采等。
此外,还积极推动国际合作,加强技术交流与合作,在NGHs的开发与利用方面取得了一定的进展。
天然气水合物的研究和开发
天然气水合物的研究和开发天然气水合物是一种新型能源。
它是一种天然气的固态形式,是一种包含氧化亚氮和甲烷等化合物而形成的天然矿物质。
在自然形成过程中,天然气水合物被压缩,变成一种特殊的固体形态,可以在非常低的温度和高压下稳定存在。
由于它是一种新型能源,因此对于其研究和开发是非常重要的。
天然气水合物是世界上最大的未被开发的自然资源之一。
它的储量可能达到全球化石燃料的总和,远高于传统的天然气、石油矿藏。
因此,研究和开发天然气水合物可以为世界提供巨大的能源供应。
目前,世界各国已经开始开展天然气水合物的研究和开发工作,包括美国、日本、韩国、印度、中国等国家。
天然气水合物在深海和北极等极端环境中存在,这使得研究和开发天然气水合物极具挑战性。
因此,天然气水合物的研究和开发需要仔细考虑使用什么技术和设备。
一些先进的技术和设备,例如带有SAS模块和DP模块的动力定位输送船、深海海底钻探设备、冷却技术等,可以被利用来实现天然气水合物的研究和开发。
天然气水合物的开发需要了解它在自然环境中的分布规律。
目前,在世界范围内,天然气水合物的分布区域是比较广泛的,其中最大的储藏区主要位于北极及其周边海区,以及东海、南海等地区。
天然气水合物的开发不仅需要寻找储藏区,还要确定储层性质、开采条件和采矿工艺等相关因素。
天然气水合物不仅是一种新型的能源,还是一种重要的储层。
近年来,天然气水合物的开发和利用已经引起了全世界的注意。
在开发和利用天然气水合物的过程中需要注意其环保问题。
天然气水合物的开采与传统石油、天然气的开采不同,可能会对环境造成一定的影响,因此需要采取一系列的环保措施。
总之,天然气水合物的开发可以为全球能源安全做出重要的贡献。
目前,各国都在积极的开展相关工作,以期实现天然气水合物的开发和利用,将其转化为一种新的清洁能源,为人类的发展带来更为广阔的前景。
天然气水合物藏物性参数及注热开采实验研究的开题报告
天然气水合物藏物性参数及注热开采实验研究的开题报告1. 研究背景和意义天然气水合物是一种具有高能量密度、广泛分布以及环保等特点的清洁能源,被广泛视为能源开发的下一个风口。
目前,全球已发现的天然气水合物储量估计约为2.4×10^16m^3,而中国境内的天然气水合物资源潜力更是惊人,但由于其高压高温、易燃易爆等特性,开采难度极大,技术难度极高,因此在强大的技术支持下,目前还没有实现商业化开采。
在天然气水合物的开采中,注热开采技术是一种比较有效的方法,它利用注入热量将天然气水合物中的水分解出来,从而释放气体。
这种技术对天然气水合物的物性参数具有很高的要求,因此对于天然气水合物的物性参数进行研究和分析,对于实现其注热开采具有重要的意义。
2. 研究目的和内容本研究的主要目的是探究天然气水合物的物性参数以及其在注热开采实验中的表现,以期为天然气水合物的开采提供理论和实践上的帮助。
具体的研究内容如下:(1)分析天然气水合物的化学组成、物理性质以及地质环境等方面的信息,确定天然气水合物储层的基本情况。
(2)对天然气水合物进行野外勘探、取样和实验室分析,获取其物理化学性质,如孔隙度、压缩率、饱和度、热导率、渗透率、成分等参数。
(3)设计注热开采实验方案,对天然气水合物进行注热开采并记录相关参数,如开采时间、注入热量、释放气体量等。
(4)分析和评估天然气水合物的物性参数对于注热开采的影响,并通过实验数据对注热开采技术进行优化和改进。
3. 研究方法和步骤本研究主要采用实验室实验、数据采集和分析等方法,具体步骤如下:(1)调研相关文献资料,了解天然气水合物的基本概念、特性及现状等信息。
(2)在选择研究对象后进行野外勘探,采集天然气水合物样品,并进行实验室物性参数分析。
(3)根据实验室分析结果设计注热开采实验方案,对采集的天然气水合物进行注热开采,并记录相关的实验数据和参数。
(4)利用实验数据进行参数分析和优化,评估天然气水合物的物性参数对注热开采的影响。
天然气水合物勘探
储存运输
将天然气水合物作为能源储存 和运输,具有较高的能量密度
和安全性。
制备合成气
将天然气水合物经过热解、气 化等处理,制备合成气,可用
于化工、燃料等领域。
开发利用现状
技术研究
目前国内外对天然气水合物勘探开发技 术进行了大量研究,取得了一定的成果。
资源评估
全球范围内对天然气水合物的资源量 进行了初步评估,但资源分布和储量
热解分析
对地层样品进行加热,分析释放的气体组分,以确定 是否存在烃类物质。
生物标志物分析
利用生物标志物特征,推断地层中有机质来源和演化 过程。
遥感勘探技术
卫星遥感
利用卫星遥感技术获取地球表面信息,分析地表特征与天然气水 合物分布的关系。
航空遥感
利用飞机搭载遥感设备,获取高分辨率的地表影像,辅助发现天然 气水合物露头。
应急响应
建立完善的应急响应机制,配备 专业的应急设备和人员,确保在 事故发生时能够及时、有效地应 对。
环境监测
对开采区域进行实时环境监测, 及时发现并处理环境问题,确保 生态安全。
法律法规与监管
01
法律法规
制定和完善天然气水合物勘探与 开采的法律法规,明确相关责任 和义务。
监管机构
02
03
公众参与
03
气水合物资源量丰富,主要分布在北极、 深海和陆地冻土带等区域。
多个国家已开展天然气水合物勘探和研究工作, 包括美国、中国、日本等。
全球天然气水合物勘探技术不断发展,开采成本 逐渐降低,为商业化开采提供了可能。
中国勘探现状
中国拥有丰富的天然气水合物 资源,主要分布在南海和东海 海域。
雷达遥感
利用雷达探测地表反射波特征,分析地层结构与天然气水合物赋存 状态。
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天然气水合物储气量测定的研究
【摘要】表征水合物性质的一个重要指标是水合物的储气量,测定其数值对于气体水合促进剂的开发、气体水合技术利用及天然气水合物开采都具有十分重要的意义。
本文较深入地分析了水合物储气量的测定方法,对于有关专业技术人员具有一定参考价值。
【关键词】储气量;天然气水合物;测定
1、前言
由甲烷分子与水分子组成的类冰状固态物质称为天然气水合物,1立方米水合物能储存标准状态下150—180立方米的天然气。
天然气水合物最大的优点是储气能力强,其在固态储存天然气、输送水合物浆液等方面具有非常重要的作用。
储气量是表征天然气水合物的重要指标之一,为尽可能在试验过程中优选提高水合物储气量的方案,就要测定比较在不同条件下合成水合物的储气量,在新技术应用过程中,无论是从水合物产品质量控制还是经济性方面考虑也需要测定水合物储气量。
可以说水合物储气量测定对于开展天然气水合物相关技术实验和工业化应用都具有十分重要的意义。
2、水合物储气量的实验法确定
实验法是指基于实验直接测定基础上,再通过简单计算得出天然气水合物中的储气量,目前通常采用的有排水法、重量法、真空容积法等。
2.1重量法
在水合物中储气量测定方法中,重量法是较早被采用的一种测定方法。
该方法中储气量是以水合物的含水量定义的,其原理是称量反应釜内合成的水合物样品分解前后的质量,质量差即为放出的气体体积,可据此计算出甲烷含水量。
该方法由于受人为操作影响,在水合物样品泄压取出及称量过程中难以保证样品不发生分解。
为确保测量准确就要在低于水合物分解温度下取出和称量样品,这对装置与人为操作的要求都很高。
2.2排水法
排水法的原理是基于在水中甲烷气体溶解度较小,故溶解于水中气体可忽略不计。
将气体收集于容器内,置于水中通过刻度可得到气体体积,同时结合气体温度、密度、压力,就能计算出天然气水合物的质量含气率。
采用排水法测量天然气水合物也存在一定的的误差,主要是由于以下三个原因:一是取出及保存水合物样品过程中水合物发生分解;二是不同天然气成分,尤其是存在可溶性气体会影响测量结果;三是在水中甲烷也有一定的溶解也会影
响测量结果。
这三个原因都会使测量结果偏小,为减少这些因素的影响,提高测量准确度,就要在测量过程中采取如下措施:一是增加水合物样品量;二是尽可能加快操作过程的速度;三是先预冷盛装水合物的容器,避免水合物刚放入容器中就产生较强的传热;四是校正测量结果。
2.3真空容积法
真空容积法测量水合物储气量的原理是利用校准管创造一个等温等容的条件,然后根据状态方程求解化合物样品排出的气体体积,从而计算得出化合物储气量。
3、理论计算法
理论计算法是以水合物储气量定义为基础,选用不同数学模型对参数进行计算,这种方法与具体操作条件及气体组成具有重要关系,如恒压或恒容的操作条件,单组分或多组分的气体组成都会影响计算结果。
3.1恒压单组分情况
恒压条件是指在恒定压力情况下进行气体水合物合成,被消耗气体在合成过程中得到补充,通常这类设备都具有气体流量计与液压装置,因此可知所消耗气体体积,反应釜中的水可完全转化为水合物。
根据不同表示方法有下列两种常见形式:
一是单克溶液消耗的气体摩尔数,假设天然气中只含甲烷气体,则形成的天然气水合物为I型水合物,因水与天然气生成水合物过程是一个体积膨胀过程,I 型水合物体积膨胀为水体积的1.25倍。
通常反应釜体积较小,体积膨胀对反应过程中压力影响较大,因此就要校正结果,单克溶液累积消耗的校正后的气体摩尔数n’’是:
二是单位体积水合物可储存天然气的量,根据定义可知,单位体积水合物标况下可储存天然气的量C为:
上式中,ΔV是对水生成水合物过程中因体积膨胀的修正参数,其数值根据气体水合物规则几何形状和其非固定化学计量特性通过统计模型计算得出。
3.2恒容单组分
恒容单组分是指一定体积下合成水合物的合成过程中不再进行补气。
对于水合物密度确定有多种方法,其质量可采用电子天平进行称量,可通过实验法确定或利用模型计算得到,因水合物易受外界条件影响,故实验法测定较繁琐。
3.3恒压多组分
由混合组分气体形成的水合物,其储气量可采用下式表达:
对于混合气体形成水合物的密度可通过下式计算得出:
上式中,下标i对应混合气中各组分,ni表示不同气体形成水合物的水合指数,具体数值可根据莎伊托、马尔沙洛姆及科巴亚西提出的经验公式计算得到。
3.4恒容多组分
恒容条件下多组分形成的水合物储气量确定在相关文献中报道不多,在此只作简单介绍,Kashchiev等提出该情况下计算气体消耗量的一个数学模型:
上式中,m<0,K为与晶体增长和添加剂浓度有关的一个数值,m、k可将采集到的数据进行最小二乘法回归计算得到,水合物储气量C表示为:
上述四种不同情况下的计算方法都较常见,不难看出,理论计算法不需取出水合物样品,克服了实验法缺点,能够有效避免水合物取出和称量的困难,大部分计算所需参数都可以通过测量得到,可以说,大部分学者都选择这种方法对水合物储气量进行测定,但理论计算法也具有一定的局限性,需要在反应过程中确保液态水全部生成天然气水合物,若选择不同数学模型,其计算结果也不尽相同。
因此,在实际计算应用中要注意选取适宜的数学模型,并对计算结果进行必要的修正。
4、总结
综上,在对水合物性质进行研究过程中,天准确测定然气水合物储气量一直是个难点,此方面开展的研究也较少,目前也没有研究出一种比较成熟的方法。
但随着水合物有关新技术应用研究不断取得的进展,可以预见,测定水合物储气量的基础性作用将发挥越来越重要的作用。