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本文在大量国内外文献调研的基础上,分析了目前天然气水合物相平衡领域主要有五大研究热点。其中,含醇类和电解质体系中天然气水合物的相平衡是研究中最活跃的领域;而多孔介质中天然气水合物的相平衡研究是未来天然气水合物相平衡研究的热点和难点问题。
以实验研究为基础,对天然气水合物的相态行为和平衡组分进行了深入研究。测定了取自西部油田某两口井的分离器气气样1和气样2在纯水、地层水和配置水等三种液样体系,以及3MPa、6MPa、9MPa和12MPa等四个预设压力体系下,天然气水合物的相平衡条件,即对一定压力和溶液中天然气生成天然气水合物的温度进行实验研究。其中,气样1和气样2中的C1和C2的百分含量分别是91.909%和86.480%。层水和配置水的矿化度分别是1.29×105mg/L和1.59×105mg/L。
研究表明:在相同的实验压力下,温度越低,越容易形成天然气水合物。随着实验压力的增加,气样生成天然气水合物的温度越高。随着液样矿化度的增加,同种气样生成水合物的温度越低。在纯水中,天然气水合物的相平衡温度相对较低。这是因为在纯水中,水分子可以自由取向并与周围其它水分子形成氢键,使系统的能量尽可能降低。天然气组分是决定是否生成天然气水合物的内因。因此,无论在纯水体系,还是地层水或是配置水中,只要是在同种液样中,对于组分组成不同的天然气,其甲烷含高的气样比甲烷含量低的气样形成天然气水合物的温度低。
实验还测定了天然气水合物的平衡组分,并根据实验实测结果,将气样1和气样2的组分C1、C2、C3、iC4、nC4、iC5、nC5、CO2、N2在不同体系和不同压力条件下生的天然气水合物中的组分变化绘制成图,对反应前后气相平衡组分的变化规律进行了析和判断。