论文部分内容阅读
热力学抑制剂因具有能从根本上解决水合物防治问题,原料易得,且促进水合物分解效果明显的优势,往往成为油气田现场进行水合物防治与开发工作的首选。但在以无机盐类和醇类为代表的热力学抑制剂的使用过程中,可能存在着加量过量,种类选择盲目等问题,导致水合物防治与开发工作成本增加,油气田现场周边环境受到污染,还需要科研人员对水合物在热力学抑制剂作用下的分解机理进行深入研究,为油气田现场进行水合物防治与开发工作提供理论依据和技术支撑。本文借助室内实验,分别研究了甲烷水合物在三种典型无机盐(氯化钠、氯化钾和氯化钙)溶液中的降压分解过程。结果表明,随着降压幅度的增大,反应釜中压力与此时该温度对应的三相平衡压力P_e之间的压力差增大,促进水合物分解的推动力增强,甲烷水合物的分解速率加快;随着初始注入无机盐溶液质量浓度的增大,在降压幅度较小时,溶液中水分子受离子约束能力增强,活度降低,自扩散系数下降,水合物中水分子的自扩散系数增大,甲烷水合物的分解速率加快;在降压幅度较大时,由于水合物分解反应吸热,反应过程中可能会有少量冰的形成,其束缚在水合物表面,不仅阻碍无机盐离子突破液膜,与水合物表面接触反应,还会阻滞水合物中水分子的扩散,从而延缓甲烷水合物的分解,甲烷水合物的分解速率先加快后减慢;甲烷水合物在无机盐溶液中分解速率的排序为:氯化钠>氯化钾>氯化钙,且质量浓度越大,其分解速率越接近。基于Kim﹣Bishnoi模型,根据甲烷水合物在无机盐溶液中降压分解的实验结果,假设水合物分解过程中不受传热与传质作用的影响,对水合物分解动力学模型进行了推导,引进了参数A(与注入溶液的种类和初始注入溶液质量浓度有关),并求得分解时间t与该时刻甲烷水合物分解累积产气量n_H的关系式,对于精确计算水合物分解时间和分解产生的甲烷气体的量具有一定指导意义。最后分析了甲烷水合物分解动力学模型预测精度的主要影响因素:当降压幅度与初始注入无机盐溶液质量浓度足以促使甲烷水合物完全分解时,则可能是水合物分解过程中传热不及时而导致误差的产生;当降压幅度与初始注入无机盐溶液质量浓度不足以促使甲烷水合物完全分解时,则可能是三相平衡压力的计算值P_e与真实分解压力值之间的误差造成的。