天然气水合物相平衡影响因素研究

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1、学兔兔www.xuetutu.coml2天然气化工(c化学与化工)2012年第37卷天然气水合物相平衡影响因素研究李鹏飞，雷新华，徐浩，向虹(中国地质大学(dk京)，北京100083)摘要：天然气水合物(NGH)是2l世纪继常规石油和天然气能源之后最具开发潜力的清洁能源，NGH相平衡条件是NGH形成及稳定存在的必要条件，同时对NGH的开发、运输、储存有着重要的理论价值和现实意义。总结了包括气体成分、孔隙水组成、孔隙半径、微波、表面活性剂等影响NGH相平衡因素的研究成果，探索分析了NGH相平衡关系理论模型，介绍了Dickens和Quinby的相平

2、衡公式。研究表明天然气水合物相平衡条件是各种因素综合作用的结果。关键词：天然气水合物；相平衡；气体组分；孔隙半径；微波；表面活性剂中图分类号：O642．42文献标识码：A文章编号：1001—9219(2012)06．12．06随着人类文明的进步，化石燃料的开采与消费直接影响其稳定带的生长和消融边界，所以天然气水平越来越高，世界性的能源问题日益突出。天然水合物相平衡研究对于天然气水合物勘探、开发、气水合物(NGH)主要赋存于海底稳定带及陆上永海洋环境保护研究以及化工生产与运输方面有着久冻土层中，作为一种新型能源，它具有分布广、燃重要的意义。烧值高

3、、清洁无污染、埋藏浅、储量丰富、尚未开发本文总结了前人的研究成果，包括野外勘探与等特点，被誉为21世纪最具开发价值的战略资源。实验室条件下对天然气水合物相平衡的影响因素，我国已经在南海北部神狐海域钻探取得天然气水尽可能全面和直观地阐述相平衡理论以及不同因合物的样品，证明了我国海域内存在水合物矿藏；素对相平衡温度和压力的影响。另外我国青藏高原地区永久冻土层也具备天然气1相平衡理论水合物富集成藏条件，已在祁连山冻土带中钻探取得了天然气水合物fl】，我国天然气水合物开发前景Dickens和QuinbyE3J第一次测量了天然气水合广阔。物在海水中的稳定

4、性，并提出天然气水合物相平衡天然气水合物是由水和天然气在一定条件(合理论公式：1／T=3．79x10一一2．83×10一lgP适的温度、压力、气体组分、孔隙水盐度等)下形成的类冰状的笼形结晶化合物。温度和压力条件限定了式中：温度／K；尸_压力／MPa。天然气水合物可以赋存的区域，这一区域称之为天通过水深和压力的转换、地温梯度的计算得到然气水合物稳定带，相平衡理论是指天然气水合物天然气水合物相平衡边界，从而得到天然气水合物在不同的环境因素下，不同的温度和压强对应于水稳定带信息。合物存在的不同相态体系12l(气．液两相，气．水合物天然气水合物的相平

5、衡曲线[4】如图1所示。图两相，水-水合物一天然气三相)。任何能影响相平衡1中的天然气水合物相边界曲线和假定的水温梯度的因素都能影响天然气水合物的生成或分解过程。曲线所包围的区域aOBC就是压力温度条件适合因此，研究各种条件下天然气水合物一溶液一气体于天然气水合物形成的区域。又因为在海水中天然的三相平衡条件及其影响因素，可提供天然气水合气水合物的密度要低于海水密度，aABC区域在海物的生成或分解信息。天然气水合物的生成与分解水范围内，所以在此区域形成的天然气水合物将会上浮，并由于温度升高而溶解。因此只有在aOBC区域内去掉aABC区域，即AAI

6、30区域是形成的天收稿日期：2012—07—31；基金项目：国家自然科学基金(批准然气化合物的稳定带，在一定条件下，此稳定带可号：41140038)；作者简介：李鹏飞(1987-)，男，硕士，电话13488718648，电邮pengfei187@qq．com；联系人：雷新华，电以形成水合物藏。稳定带区域的大小与天然气水合话13701021778，电邮xhlei@cugb．edu．cn。物相边界曲线、假定的水温梯度曲线和地温梯度都学兔兔www.xuetutu.com第6期李鹏飞等：天然气水合物相平衡影响因素研究13有关系，这里主要讨论影响天然气水

7、合物相边界曲偏移越明显。只有当混合气中含有N时，相平衡曲线的因素。线稳定边界会向左发生偏移，水合物形成区域变小。面一、、、、、天然气水合物底界(BsR)、’、、010203o4o温度，℃瓤图1天然气水合物的压力(深度)-温度稳定区间【4罔2影响天然气水合物相平衡的因素外界因素对于相平衡的影响体现在对温度一压图2不同的气体组分对天然气水合物强曲线的改变上，天然气水合物生成于低温高压的相平衡温度压力的影响环境下，如果某一因素改变了温度一压强曲线，使得由CSMHYD程序计算，可以得到不同组成的天然气水合物可以生成于更高的温度、更低的压强天然气水合物所

8、对应的相平衡温压条件，表1给出之下，那么水合物生成的范围就会扩大；反之，如果了0-30~C范围内不同组成的天然气形成水合物的这一因素使得天然气水合物生