采气工程第十章矿场天然气集输系统.ppt

1.天然气水合物预测和防治技术发展现状 (l)天然气水合物的结构、稳定性、物理化学性质 以及形成、分解的热动力学原理； (2)天然气工业处理系统中水合物的预测、清除； (3)水合物抑制剂的研究与应用； (4)天然气水合物地球物理普查； (5)天然气水合物地球化学、找矿标志； (6)天然气水合物地质学、分布及储量计算； ? (7)天然气水合物矿藏的开采方法。 ? 当前国外天然气水合物研究重点 (l)海水的谈化，目前己形成系统的工业装置； (2)气体储存和运输； (3)降低天然气含水量，提高气体压力，利用结晶 水合物制冷； (4)二元和多组分气体和液体混合物的分离； （5）大陆之间天然气的运输; (6)利用气体水合物进行同位素浓缩； (7)利用气体水合物制造特种水泥。 1.天然气水合物预测和防治技术发展现状 气体水合物有前途的利用途径 据预测，地壳中气体水合物气藏储量比常规天 然气储量大好几个数量级。据28届国际地质大会资 料统计，天然气水合物储量可达28×1013m3，已超 过了包括煤炭在内的所有己知的可燃矿产的储量。 原苏联院士A.A 特罗菲姆克认为：大陆上“有利于 天然气水合物形成条件的地区占陆地面积的27％， 主要分布在冻结岩层中；而具备气体水合物生成的 有利温度和压力条件在世界海洋范围内约占90%。” 可见天然气水合物作为一种新的矿产资源，在21世 纪或人类未来能源中占有重要的地位。 1.天然气水合物预测和防治技术发展现状 气体水合物矿藏资源 天然气水合物的生成一是取决于天然气的组 分、组成及所含凝析水或游离水的含量，其次是 一定的温度和压力条件。水合物自发生成过程可 用以下结构式表示: 2.天然气水合物的形成、结构类型和相态特征 (1) 天然气水合物的生成条件 M+nH20固.液 == [M.nH20]水合物 (l)有自由水存在，天然气的温度等于或低于天然气中水的露点； (2)低温，体系温度必须达到水合物的生成温度； (3)高压。 此外，气流速度、压力波动、气体扰动、 H2S和 CO2等酸性气体的存在和微小水合物晶核的诱导等因素，也会加速天然气水合物的生成。 2.天然气水合物的形成、结构类型和相态特征 (1) 天然气水合物的生成条件 （2）天然气水合物的结构和类型 2.天然气水合物的形成、结构类型和相态特征 天然气水合物是水和烃类气体按物理化学性质构成的带有空穴结构的固态晶体，空穴中被天然气分子充填，外表为白色结晶体。 图1 甲烷气环境下螺旋线状甲烷水合物晶体 图2 乙烷气环境下乙烷水合物晶体 （Spiral of methane hydrate in gas medium） （Ethane crystal hydrate in gas medium） (p=7.7MPa;T=277.8k) (p=1.32MPa;T=271.9k) （2）天然气水合物的结构和类型 2.天然气水合物的形成、结构类型和相态特征 图3 乙烷气环境下乙烷水合物晶体 图4 固体表面上天然气水合物晶体 （ Ethane crystal hydrate in gas medium） （Natural gas hydrate on a hard surface） (p=1.15MPa;T=274.7k) (p=5.7MPa;T=278.15k) 根 据 F.Fleyfel 等人用X 射线衍射方法对天然气水合物结构的分析，证明气体水合物的主晶格有两种结构，晶格中的水分子节点之间存在空穴，水合物分子依靠范德华力的作用保持晶格结构的平衡。 2.天然气水合物的形成、结构类型和相态特征 （2）天然气水合物的结构和类型 A—Ⅰ型 B—Ⅱ型