天然气水合物及其抑制剂的研究和应用.pdfVIP

上海化工 Vol.35No.4 20 ShanghaiChemicalIndustry Apr.2010 · · 综 述 天然气水合物及其抑制剂的研究和应用 吕涯 杨长城 华东理工大学石油加工研究所 （上海 200237） 摘 要 在简述天然气水合物结构和性质的基础上，介绍了天然气水合物热力学抑制剂、动力学抑制剂、防聚剂等 的研究现状、作用机理、种类、应用范围以及存在的缺陷。 关键词 天然气水合物 热力学抑制剂 动力学抑制剂 防聚剂 中图分类号 TQ517.1 在石油和天然气的开采、加工和运输过程中，一 I型天然气水合物为立方晶体结构，水分子形 定温度和压力下天然气中某些小分子体（N、CO、 成的网络空穴中能容纳CH、CH、N、CO、HS、O 2 2 4 2 6 2 2 2 2 CH、CH、CH等）与液态水形成冰雪状的晶体，即 等小气体分子。水合物的每个单元晶胞由96个水分 4 2 6 3 8 天然气水合物。严重时，这些水合物能堵塞井筒、管 子组成，包含2个小空腔和6个大空腔。小空腔为正 12 线、阀门和设备，从而影响天然气的开采、集输和加 五边形十二面体（5）结构，近似球形。大空腔为变形 工的正常运转。水合物的防治措施主要有：除水法、 122 （扁平）的十四面体（56）结构，近似椭圆体。 加热法、降压控制法、添加化学抑制剂法等。对于防 II型天然气水合物为菱型晶体结构，其网络空 止气井井筒和集气支线内水合物冻堵，最常用的方 穴不仅可以容纳CH、CH、N、CO、HS、O等小气 4 2 6 2 2 2 2 [1] 法还是添加化学抑制剂法 。 体分子，还可以容纳CH、iso-CH 等体积稍大的烃 3 8 4 10 添加化学抑制剂法就是在操作条件下通过向管 类分子。每个单元晶胞由136个水分子组成，包括 线中注入一定量的化学添加剂，改变水合物形成的 16个小空腔和8个大空腔。小空腔也为正五边形十 12 热力学条件、结晶速率或聚集形态，来达到保持流体 二面体（5），与I型相同。大空腔为十六面体结构， 流动的目的。抑制剂能够提高水合物生成压力或者 近似球形，有4个六边形和12个五边形组成了笼形 124 降低生成温度，以此来抑制水合物的生成。已发现的 空间构架（56）。 化学抑制剂类型主要有热力学抑制剂、动力学抑制 H型天然气水合物为六方晶体结构，其大空腔 剂、防聚剂三类。 可以容纳比iso-CH 还要大的气体分子。H型天然 4 10 气水合物的单元晶胞有34个水分子组成。每个单元 1 天然气水合物结构和形成的影响因素 晶胞含有6个空腔，分为3种形式：小空腔与I型、II 从晶体化学和结构化学观察，天然气水合物是 12