化学抑制剂法开采水合物.docVIP

化学抑制剂法开采水合物 化学抑制剂法开采通常是通过注入化学抑制剂（如盐水、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇等）以改变水合物的相平衡条件，降低水合物的相平衡所需要的压力温度条件（如图8所示，其中 为水合物的温度降），改变天然气水合物的稳定层的温压条件，使得该层的水合物不再稳定，促使部分水合物的分解。? ???化学抑制剂方法十分简单，使用方便，但是缺陷就是代价过于昂贵，作用缓慢，由于一般情况下海底压力较高，因此该法不适宜于海洋底部的的作业。不过若将该方法与降压法开采相结合将会有很大的应用前景。室内实验证明，水合物的溶解速率与抑制剂的浓度、注入排量、注入压力，注入抑制剂的温度以及抑制剂的表面浓度有关。麦所亚哈水合物气田在开采初期，有两口井在其底部层段注入甲醇后期产量增加了6倍；在美国的阿拉斯加永冻层水合物中作过试验，在成功的移动相边界方面是有效的，并且获得了明显的气体回收。? ?? ?用化学抑制剂来促使水合物进行溶解，如采用钻井压裂的方法注入低浓度的甲醇、乙醇和氯化钙等诱发剂，造成水合物稳定层的层压失衡，使得原地的水合物在原始的温压条件下不在平衡而发生分解。这种方法类似于钻井过程中和天然气管道过程中形成的水和物堵塞问题的解堵处理技术。? ?? ?由于化学抑制剂方法的最大缺点就是代价昂贵，因此寻找和开发研究一种便宜有效的化学抑制剂就成为一种关键，并且当前管道中的水和物堵塞问题一般都是通过注入化学抑制剂来处理的。不过化学抑制剂的性质应该满足以下要求：? ???1）。能有效降低水合物生成的温度；? ???2）。与气、液组分不发生任何化学反应；? ???3）。不增加气体和燃烧产物的毒性和污染性能；? ???4）。不腐蚀管道，可溶于水，并且可以回收再次利用；? ???5）。低黏度和低蒸汽压，低凝固点，价格低廉便宜。? ???6）。不会与地层内水和物分解出来的自由水或者地层水发生反应而损坏地层。? ?? ?化学抑制剂可以分为三大类：热力学抑制剂、防聚剂和动力学抑制剂。以传统的热力学为基础的化学抑制剂都具有耗量大，成本高和毒性强等缺点，已经不能满足当前工业发展的要求。近年来人们又发现了另外两种新型的化学抑制剂，即以表面活性剂为基础的防聚结技术以及阻止晶核形成并成长的动力学技术。目前国外正在研制新型的水合物抑制剂，即动力学抑制剂和防聚剂技术，他们与一般的抑制剂生成机理有所不同，加入量少，一般浓度都较低（15左右），成本也不高，经济可行，可以节一半的化学试剂使用费用，已在一些油田中用来抑制管道中的水合物的形成。 热力学抑制剂? ?? ?热力学抑制剂主要是指醇类和无机盐抑制剂，如甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇、二甘醇、氨以及氯化钙等，主要是通过抑制剂与水合物分子中的水分子进行竞争，使得水和物或者水溶液的化学位发生改变，改变水分子和气体分子之间的稳定的相平衡条件，使得水合物分解曲线向高压低温的方向移动，从而达到促使水合物进行分解的目的。甲醇、乙二醇是主要的热力学抑制剂，醇类的添加使得水合物的晶体形态以及结晶特征发生了改变，水合物的分界效果取决于注入醇类种类、注入的速度、注入的时间长短以及注入量等参数。研究表明，热力学抑制剂必须应用在高浓度下，在水溶液中浓度一般在10%~60%（质量百分比），低浓度（1%~5%）的抑制剂不但不能发挥抑制的效果，而且会促使水合物的形成并且生长。? ?? ? 传统的热力学抑制剂由于其本身用量多，成本高，而且在运输、集输、泵送过程中成本也相当高，而且污染环境，使用起来不方便且不经济。通常在生产系统的下游回收乙二醇，并进行循环利用，而甲醇的利用则造成环境的破坏并且污水处理费用的额外增加。? ?? ? 所有被用作抑制剂的盐类都是电解质，即他们的水溶液不是单个分子，而是离子，而且他们的电离程度也是很高的，约为100%，具有很高的介电常数的水是很强的电离溶液。当固体盐类溶解于水中会离解，这是在溶液中同时形成带有不同电荷的离子，这些离子的出现会使得水的晶体结构发生破坏和分子键能的改变，试验表明水的结构状态对水合物的生成过程具有一定的影响。根据盐类电解质在水中的电解程度、溶解度、稳定性能、成本以及抑制能力方面的考虑，最适合电解的盐类成分主要是：氯化锂、硝酸镁、硝酸铝、氯化镁、鸭磷酸钠、硫酸镁、硫酸铝、氯化钙、绿化铝以及氯化钠等。氯化钠是比较好的热力学抑制剂，虽然碳酸钠的溶解性也比较好，可是它的抑制效果没有氯化钠效果好。? ?? ?醇类抑制剂和盐类电解质抑制水合物生成的原理是一样的，不过是醇类在一定压力和低浓度下不但不会使水合物的生成温度降低，而且会增加其生成温度，所以只有在高浓度下醇类对水合物的生成才有一定的抑制作用。随着醇类成分的增加，它对水合物的包含物构成一定的破坏，从而使水合物的生成机率降低。醇类抑制剂的效果是与其挥