升深21区块天然气水合物生成实验与预测模型

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1、第32卷第2期杨树人，等：升深2-1区块天然气水合物生成实验与预测模型立刻启动加热装置，逐渐升高温度，直至水合物消失，再一d』：=缓慢降低温度；当温度降至某一温度，反应釜中形成少量水合物时，停止降温，保持水浴温度；缓慢升高温度，lnxw一∑In(1一∑y，)．(5)发现水合物有分解现象时，停止升温，记录该点温度与压力值，重新设定压力，重复上述过程。4计算与实验结果对比(2)实验现象通过反复多次实验可观测到：当实所用的气样取自升深2-1区块3口气井，其天然验条件达到水合物形成的临界温度时，一旦温度继续降气成分如表l所示

2、。低，达到水合物生成的临界点，此时温度有一个明显的表1天然气成分分析升高，通过釜壁可依稀观测到细小的白色颗粒，这时稍微增大压力，可观测到分散在液相中的晶核越来越多，井号并且不断聚结，出现了浆状沉淀，此刻釜内液相已变得浑浊并且迅速堆积凝固，形成像冰块状的透明固体(即水合物)，堵塞了整个高压釜。(3)实验结论天然气水合物的形成过程实际上是晶核的形成和晶体的成长过程；对于一定组分的天然表2一表4给出了水合物形成临界温度的实验气，在给定温度(或压力)下，就有一个水合物形成压力值和采用(5)式得出的计算值，其最大误差值分别为(

3、或温度)，高于这个压力(或低于这个温度)将形成水合0．375％，0．065％和0．385％．物，而低于这个压力(或高于这个温度)则不形成水合表2升深平1井水合物形成条件比较物。随着温度升高，形成水合物的压力也随之升高[51。压力温度(℃)塑压力温度(℃)塑(MPa)实验值计算值(Mea)实验值计算值3天然气水合物的形成预测模型2．8O_81．10．37512．014．915．OO．o0气体水合物可以有几种不同的结构型式，按晶格类5．05．45．90．09216．O16．6l6．60型的不同，通常将水合物划分为两种结构

4、型式，即结构8．111．2l2．10．08020．617．5l8．40．05】I型和结构Ⅱ型[6-8]。每种结构都存在水相(冰、液态水或10．012．813．70．07024．917．92O．10．121水蒸汽)。水合物状态与纯水态(冰、液态或汽态中的水)表3升深更2井水合物形成条件比较相比在能量上更为有利时就会形成。一般认为纯水状态转变为水合物状态包含以下两步：压力温度(℃)塑压力温度(℃)塑(MPa)实验值计算值(MPa)实验值计算值纯水(仅相)到空水合物晶格(13相)，空水合物晶格2．92．02．10．0501

5、2．014．414．70．02l(p相)到填充了气体的水合物晶格(H相)，其中、p和4．26．26．60．06516．O16．517_30．048H用来表示所考虑的3种状态，何种状态在能量上处于5．17．98．10．02519．518．3l8．80．027有利地位与该状态具有最低的化学位有关。8．Ol】．8l2-3O．()4223．6l9．5l9．80．O15对有水合物生成的相平衡体系，水在水合物相(H表4升深2-1井水合物形成条件比较相)与富水相(w相)中的化学势应当相等，即／zH=压力温度(℃)塑压力温度(℃)塑

6、翌．(1)(MPa)实验值计算值(MPa)实验值计算值若以水在p相的化学位为基准，则可写出2．91．31．80．38513．815-3l6．50．O7≤△“=△w．(2)6．15．96．20．05018_316．117．80．1O(△表示空水合物晶格和填充晶格相态的化学位10．Ol1．913．90．16824．O16．818．8O．11S差，可按下式计算将实验结果与计算机模拟预测结果绘制成曲线，“=／z~-／x“：In(1-vj)．(3)二者进行比较，如图3所示。△表示完全空的水合物晶格与水相的化学位偏在给定组分和压

7、力条件下，天然气水合物的生成差。它是温度、压力的函数，可按下式进行计算与否主要取决于温度。由图3可以看出，对于一定组分天然气，压力越大，水合物的形成温度越高；当温度：一d盟dp—lnx尺ToJRT2⋯。J0RTw．为0～17cC时，压力升高，水合物形成温度变化很明显，(4)当温度高于l7ciC时，压力升高水合物形成温度变化根据(2)式、(3)式和(4)式可得很小；两条曲线趋势相同，且吻合程度较好。由此可以