储气罐中天然气水合物生成的温度特性研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com第32卷第5期OILANDGASTRANSPORTATlONANDSTORAGE油号储运01储气罐中天然气水合物生成的温度特性研究杨波’李小森z李茂东’杜南胜林金梅汪文锋1．广州特种承压设备检测研究院，广东广州510663；2．中国科学院广州能源研究所天然气水合物研究中心，广东广州510640摘要：为了研究储气罐中天然气水合物生成的温度变化特征，利用自制的天然气水合物三维模拟装置从甲烷气体和水溶液中成功生成了甲烷水合物，通过温度一压力变化对甲烷水合物在多孔介质中的整个生成过程进行了研究。实验结果表明，注气从垂直中心井注入，导致中心区域温度升高，并向四周蔓延，

2、水合物从中心井往外聚集。由于多孔介质的毛细管作用。甲烷水合物在多孔介质中产生爬壁效应，外侧水合物生成较多，在多孔介质中呈不均匀分布。关键词：储气罐；天然气水合物；多孔介质；温度；压力DOI：10．3969／j．issn．1006—5539．2014．05．0010前言物生成模拟器中布置多根电极，并给定电场，通过测量天然气水合物(NaturalGasHydrate，NGH)是在一定不同电极之间的电阻率变化来监测水合物的生成过程。条件下(合适的温度、压力、气体饱和度、水的盐度、pH值温度一压力法是一种较为成熟[8-1o}的监测水合物生成过等)由天然气(气相)和水(液相)作用生成的类冰的、非化程的方

3、法，该方法直观，实验成本低，其测量原理是天然学计量『1的笼形结晶化合物(固相)。自然界中存在的气水合物生成放热的变化而引起的温度变化。刘春阳等NGH其主要成分为甲烷(>90％)，所以又称为甲烷水合人_8在自行设计的天然气水合物生成试验装置上，发现物(MethaneHydrates)。天然气水合物主要存在于多孔介反应温度越低，水合物的反应速率越快。庞维新等人通质中，如海底沉积物和高纬度区的永久冻土带。调查研过10L的静态反应器，发现气体温度对甲烷水合物的诱究表明[1-23，我国海域及其周围地区存在大量的天然气水导期和生成速度也有重要影响，气体温度越低。甲烷水合物，其中包括我国南海北部陆坡、东海陆

4、坡、南沙海槽合物生成诱导期越短，生成速度越快。同时，甲烷水合物以及青藏高原、祁连山冻土区等。目前．对天然气水合物生成热不能及时被带走，反应液体温度将迅速升高，导生成进行监测的方法主要包括直接观察法E3]、压力判断致甲烷水合物生成速度很快变小甚至停止。杨新等人口。。法3_、声学检测、CT技术_4_和核磁共振成像技术等。通过7L的反应釜在0℃以上、0c《=附近和OcC以下三其中，直接观察法和通过压力变化推断水合物生成的方种不同温度下生成甲烷水合物，发现甲烷水合物在O℃法虽然造价低，但是精度也较低；光学检测虽然造价较以上生成比较快，在0oC附近储气量大，水合物在整个低、性能较好，但仅可对可视釜中的水

5、合物进行检测，对砂层中分布比较均匀，在0℃以下水合物生成主要受甲整个多孔介质中水合物生成情况无能为力：声学检测技烷气体的扩散控制。因此，可以通过对温度数据的分析术虽然具有很好的性价比，但不能够生成直观图像；CT来判定是否有天然气水合物生成。同时也可以根据温度技术和核磁共振成像技术(MRI)可以完成高精度的实验的变化定性地分析天然气水合物的分布情况。本文利用研究，但价格较高。对多孔介质中水合物生成过程的监自行设计建造的天然气水合物新型三维模拟实验装置测技术还有电阻法和温度一压力法。电阻法]就是水合进行了水合物生成实验，通过温度一压力的变化来研究收稿日期：2014—02—15基金项目：国家973计

6、划项目(2009CB219507)；中科院重大科研装备研制项目(YZ200717)作者简介：杨波(1983一)，男，湖南益阳人，工程师，博士，主要从事天然气水合物开采与储运安全方面的研究工作。学兔兔www.xuetutu.com02天熟号与石油NATURALGASANDOIL2014年10月储气罐内天然气水合物的生成过程。度±0．1％。电极分布于储气罐内，并保证电极与石英砂接触。1实验1．2实验过程1．1实验装置在甲烷水合物的生成实验中。实验选用的是颗粒直在参考国内外对多孔介质中天然气水合物研究的径为0．30～0．45mm的石英砂作为多孔介质。首先，向储实验装置基础上．研制的大型三维天然气水合

7、物生成系气罐中注入甲烷气体到压力升至1MPa，放空，重复三统I，可以进行多孔介质中甲烷水合物的生成实验，实验次。再用真空泵把釜内剩余的气体和水抽空，以保证储装置见图1，主要由供液模块、稳压供气模块、储气罐、环气罐中的空气含量非常微小，对实验的结果不产生影境模拟模块和数据采集模块组成。供液模块主要包括电响。其次，关闭出口阀门，向储气罐注入一定量的去离子子天平和平流泵，电子天平为ALH一30型，量程3