实验研究盐类对甲烷水合物稳定性的影响

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:JK0803_liuchao
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甲烷水合物稳定性控制了地层中甲烷水合物稳定带的厚度,而温度、压力、孔隙水盐度和气体组分等因素影响着水合物的稳定性。甲烷水合物的形成与地层水关系密切,而地层水中的各种盐离子(Cl-、Na+、Mg2+、SO42-、Ca2+以及过渡金属Fe、Mn、Cu、Co、Ni等)会影响天然气水合物的形成和分解条件。前人通过实验测定得到的不同盐水体系对甲烷水合物稳定性的影响,但在抑制作用大小和阴阳离子对甲烷水合物稳定性影响强度上存在争议,同时前人的研究成果与实际地质条件还存在一定差距,还需进行真实条件下的系统研究,以便为未来的水合物勘探开发提供参考。本文通过高压可视反应腔结合原位激光拉曼光谱技术,在考虑实际地层条件的前提下,研究了不同盐类、不同浓度条件下对甲烷水合物稳定性的影响,得到以下几点认识。(1)对比同一盐类,不同盐度条件下对甲烷水合物稳定性的影响,氯化物、硫酸盐、碳酸盐对甲烷水合物的影响都是随着盐类浓度的升高甲烷水合物三相(CH4·nH2OS-L-G)平衡曲线向低温高压偏移。(2)对比同一浓度条件下,不同盐类对甲烷水合物形成的抑制作用大小,随着浓度的增加,MgCl2对甲烷水合物的抑制作用强于CaCl2,CaCl2和MgCl2对甲烷水合物的抑制作用较强,KCl较弱。0.5 mol%的硫酸盐抑制作用大小为:K2SO4>NaSO4≈MgSO4。0.5 mol%的碳酸盐抑制作用大小为Na2CO3≧NaHCO3。浓度为1 mol%时不同盐类对甲烷水合物抑制作用大小为:CaCl2>MgCl2>NaCl≈KCl>NaHCO3>MgSO4。(3)离子强度相同时,对比了阴阳离子对甲烷水合物的抑制作用大小,随着离子强度的增加,K+和Ca2+对甲烷水合物的抑制作用发生改变,Na+对甲烷水合物的抑制作用最强,Mg2+对甲烷水合物的抑制作用最弱。阴离子对甲烷水合物的抑制作用大小为:Cl->HCO3-->CO32->SO42-。离子强度相同时,不同盐类对甲烷水合物的抑制作用大小随浓度的变化而有所不同,NaCl对甲烷水合物的抑制作用最大,MgSO4对甲烷水合物的抑制作用最弱。(4)分析了不同盐类对甲烷水合物稳定性影响强度不同的原因,Na+受浓度影响小,影响水合物稳定性的主控因素是水合物分解时能量的需求。Ca2+受浓度影响较大,Ca2+对甲烷水合物相平衡的影响主控因素是浓度的变化。阴离子对甲烷水合物的影响主要受阴离子半径大小的控制,离子半径越小,对甲烷水合物的相平衡影响越大。盐类实质就是阴阳离子对组合,NaCl对甲烷水合物稳定性影响最大,MgSO4对甲烷水合物稳定性影响最小。
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