天然气水合物研究在多领域稳步推进:2009-2015

《天然气科学与工程杂志(JNGSE)》2015年4月汇编了一份全面介绍天然气水合物的特刊(VSI)并进行了相关综述。之后又策划了一期标题为《天然气水合物及其应用(2016)》的专刊,同时与第65届加拿大化学工程会议进行协调将其列为会议的研讨专题。该文献从能源、矿藏、地震解释、测试建模、烃类及CO2水合物的形成与稳定性进行了综述,并聚焦了目前多个在研的具体领域。

1概述

本文旨在介绍《天然气科学与工程杂志(JNGSE)》2015年4月汇编的全面介绍有关天然气水合物的特刊(VSI),并进行相关综述。特刊收集了《天然气科学与工程杂志(JNGSE)》2009年至2015年期间发表的43篇与天然气水合物相关的文章。

特刊中发表的文章对近年来有关天然气水合物若干不同的研究领域取得的进展进行了有价值的综述。为了使人们对水合物的这种综合推测更易理解,专刊汇编的这些文章不仅仅是对研究内容的简单罗列组合,而是按类别进行了编排,并在一篇综述性文章中,简要概述了有关水合物研究工作进展及研究成果与结论。

2天然气水合物作为能源

文中对麦索亚哈(Messoyakha)天然气水合物气田(俄罗斯)商业化开采的特征进行了描述,并与其它不同的气体成分形成的水合物在P-T曲线图上进行了比较。

Koh等人(2012)对全球己公开的数据库中天然气水合物作为资源的相关资料进行了概述分析。

3天然赋存的水合物矿藏的类型、表征和生产性能

Makogon和Omelchenko(2013)描述了麦索亚哈水合物气田(位于西伯利亚)43年进行商业化生产天然气的历史,这是迄今唯一成功开发的天然气水合物气田。

Sun等人(2014)把中国在祁连冻土区对多层天然气水合物试采结果于数字模拟结果进行了比较。

Marinakis等人(2015)进行了实验室测试,结果表明从地中海东部深水区的阿姆斯特丹海底泥火山(2000米深)获取的富含粘土的沉积物处理样品的孔隙中形成了多种组分的天然气水合物。

4通过地震解释探测天然气水合物储层

Luo等人(2015)揭示了水合物饱和度不均匀分布(饱和度40%?15%)对水合物层的纵波速度的影响,模拟分析揭示了水合物纵波速度随水合物饱和度和层长度的增加而增加。

Uddin等人(2014a)仔细地分析了现有的地震资料和测井数据,对加拿大北部马更些三角洲的Mallik天然气水合物矿床的区域分布差异进行了定量分析。对较下部的水合物储层变化/异质的两个天然气水合物分布状况进行了计算机模拟,并采用单口的垂直井,将峰值产气量与均匀分布的水合物储层情况相对比。

5测试和建模:从天然气水合物中生产天然气

Tabatabaie和Pooladi-Darvish(2009)通过对来自于水合物储层及其储层下游离气的气体分析后,建立了一种随时间变化的减压模型,来预测水合物储层发生分解时的稳定产气速率,水合物发生分解时随着明显分界面的形成,水合物分解的边界也随着发生变化。

Zheng等人(2015年)曾利用相似理论评价他们的天然气水合物实验模型,该模型用到了通过HydrateResSim编程的水合物动力态反应模拟模型。

6烃类水合物的形成和相态稳定性研究

Pesaran和Shariati(2013年)曾建立了毛细管项参数对多孔介质中形成的甲烷水合物进行热力学模拟影响的模型。

Mohebbi和Behbahani(2014)曾报告了利用天然气混合气约在绝对零度275.15?287.25开尔文和压力1.1兆?5.4兆帕范围内,在搅动的反应器中进行水合物生成实验。

Fereidounpour和Vatani(2014)研究了当钻头钻进水合物层时钻井液与水合物的相互作用情况。

7二氧化碳及四氢呋喃(THF)水合物:它们的稳定性和辅助二氧化碳捕获和封存的潜力

Dashti等人(2015年)分析评述了二氧化碳圈闭型(HBCC)天然气水合物的最新进展。

Barmavath等人(2014)研究了6纳米至100纳米不同孔隙度的多孔介质中甲烷水合物和二氧化碳水合物的相稳定条件。

Voronov等人(2014)发布了二氧化碳圈闭型(HBCC)天然气水合物的温压容积(PVT)实验结果。

目前正在进行的天然气水合物研究分布在诸多领域。

JNGSE在2015年4月有几篇稿件正在审理但未包括在该电子特刊内,主要是针对下列水合物的主题:

(1) 二氧化碳水合物粉砂岩的直接剪切试验;
(2) 外部剪切效应对天然气水合物的形成机理研究;
(3) 印度东海岸克里希纳戈达瓦里盆地(Krishna Godavari Basin)减压法促使海洋甲烷水合物储层分解的评价;
(4) 根据甲烷水合物物化稳定性的评估结果,推断里海(Caspian Sea)天然气水合物的潜力分布。
(5) 玉米淀粉对甲烷水合物生成/分解速率和稳定性的影响;
(6) 以水合物的形式保存甲烷气体:混合式水合物的使用;
(7) 对甲烷水合物分解动力的试验性研究;
(8) 不同结构的水合物(I型、II型和H型)之间存在的储存效应;
(9) 甘氨酸和L-亮氨酸对甲烷水合物形成的氨基酸抑制潜力的动力学研究;
(10) 通过使用改良的动力学模型研究甲烷水合物和二氧化碳水合物的形成动力学;
(11) 基于扩散理论对冰粉末形成气体水合物建模;
(12) 使用恒压Gibbs Ensemble蒙特卡洛模拟预测I型结构天然气水合物的孔隙充填率;
(13) 在酒精存在的情况下甲烷水合物的分解条件与孔隙度诱导型水合物抑制剂的关系;
(14) NaCl在多孔介质中对甲烷水合物形成和分解的影响;
(15) 主要能源消费国对非常规油气资源以及为实现天然气水合物作为未来能源所付出的努力与成就的综述。

当然,还有许多正在进行的有关天然气水合物研究的资料与成果未收录 在此JNGSE电子特刊中,或者未反映在JNGSE审阅的上述论文中。

李晓莹 译自:David A. Wood,Gas hydrate research advances steadily on multiple fronts: A collection of published research (2009–2015),Journal of Natural Gas Science and Engineering,Volume 24, May 2015, Pages A1-A8.(张永勤 审)

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