考虑盐浓度的天然气水合物三维相平衡曲面热力学预测模型
TE311; 准确预测含盐体系中天然气水合物的热力学稳定性,对预测水合物成藏范围、确定水合物分解域等具有重要意义.因此,综合考虑水合物晶穴非球形特征和含盐体系中电解质相互作用,建立考虑盐浓度的天然气水合物相平衡热力学模型,并与实验数据进行对比验证.研究结果表明,建立的三维相平衡曲面能有效预测天然气水合物热力学稳定性,纯水条件下的温度绝对平均相对偏差仅为 0.08,且含盐条件下不超过 0.15.在氯盐摩尔分数大于 0.02、压力高于 20 MPa时,化学因素导致p-T曲线发生平移.在压力较小时,平衡温度沿盐浓度方向的梯度剧烈变化,p-T曲线不再具有平移特性.同时,摩尔分数相同时,AlCl3 比其...
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| Published in | 钻井液与完井液 Vol. 42; no. 1; pp. 90 - 101 |
|---|---|
| Main Authors | , , , , , , |
| Format | Journal Article |
| Language | Chinese |
| Published |
中国石油大学(北京)克拉玛依校区,新疆克拉玛依 834000
2025
中海石油(中国)有限公司海南分公司,海口 570100%中海石油(中国)有限公司海南分公司,海口 570100%中国石油大学(北京)石油工程学院,北京 102249 中国石油大学(北京)石油工程学院,北京 102249%中国石油大学(北京)石油工程学院,北京 102249 |
| Subjects | |
| Online Access | Get full text |
| ISSN | 1001-5620 |
| DOI | 10.12358/j.issn.1001-5620.2025.01.010 |
Cover
| Abstract | TE311; 准确预测含盐体系中天然气水合物的热力学稳定性,对预测水合物成藏范围、确定水合物分解域等具有重要意义.因此,综合考虑水合物晶穴非球形特征和含盐体系中电解质相互作用,建立考虑盐浓度的天然气水合物相平衡热力学模型,并与实验数据进行对比验证.研究结果表明,建立的三维相平衡曲面能有效预测天然气水合物热力学稳定性,纯水条件下的温度绝对平均相对偏差仅为 0.08,且含盐条件下不超过 0.15.在氯盐摩尔分数大于 0.02、压力高于 20 MPa时,化学因素导致p-T曲线发生平移.在压力较小时,平衡温度沿盐浓度方向的梯度剧烈变化,p-T曲线不再具有平移特性.同时,摩尔分数相同时,AlCl3 比其他氯盐对CH4 水合物的抑制作用更强.CH4 水合物的lnp-X-1/T三维曲面局部表现出较好的Clausius-Clapeyron线性行为,曲面整体具有非线性特征,且氯盐电解质对CH4 水合物的抑制效果越好,非线性特征越强. |
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| AbstractList | TE311; 准确预测含盐体系中天然气水合物的热力学稳定性,对预测水合物成藏范围、确定水合物分解域等具有重要意义.因此,综合考虑水合物晶穴非球形特征和含盐体系中电解质相互作用,建立考虑盐浓度的天然气水合物相平衡热力学模型,并与实验数据进行对比验证.研究结果表明,建立的三维相平衡曲面能有效预测天然气水合物热力学稳定性,纯水条件下的温度绝对平均相对偏差仅为 0.08,且含盐条件下不超过 0.15.在氯盐摩尔分数大于 0.02、压力高于 20 MPa时,化学因素导致p-T曲线发生平移.在压力较小时,平衡温度沿盐浓度方向的梯度剧烈变化,p-T曲线不再具有平移特性.同时,摩尔分数相同时,AlCl3 比其他氯盐对CH4 水合物的抑制作用更强.CH4 水合物的lnp-X-1/T三维曲面局部表现出较好的Clausius-Clapeyron线性行为,曲面整体具有非线性特征,且氯盐电解质对CH4 水合物的抑制效果越好,非线性特征越强. |
| Abstract_FL | Accurate prediction of the thermodynamic stability of gas hydrates in salt-bearing systems is of great significance for predicting the accumulation range and determining the decomposition domain of hydrate.Therefore,considering the non-spherical characteristics of hydrate crystal cavity and the electrolyte interaction in the salt-containing system,a thermodynamic model of gas hydrate phase equilibrium considering salt concentration was established,and compared with the experimental data.The results show that the established three-dimensional phase equilibrium surface can effectively predict the thermodynamic stability of NGH,and the absolute mean relative deviation of temperature is only 0.08 in pure water,and no more than 0.15 in salt.When the molar fraction of chloride is greater than 0.02 and the pressure is higher than 20 MPa,the chemical factors cause the p-T curve to shift.When the pressure is small,the equilibrium temperature changes dramatically along the gradient of salt concentration,and the p-T curve no longer has translation characteristics.At the same time,AlCl3 has stronger inhibitory effect on CH4 hydrate than other chlorine salts when the molar fraction is the same.The lnp-X-1/T three-dimensional surface of CH4 hydrate exhibits better Clausius-Clapeyron linear behavior locally,and the surface as a whole has certain nonlinear characteristics.Moreover,the better the inhibition effect of chloride electrolyte on CH4 hydrate,the stronger the nonlinear characteristics. |
| Author | 黄洪林 李军 吴艳辉 马传华 李文拓 罗鸣 张更 |
| AuthorAffiliation | 中国石油大学(北京)石油工程学院,北京 102249%中国石油大学(北京)石油工程学院,北京 102249;中海石油(中国)有限公司海南分公司,海口 570100%中海石油(中国)有限公司海南分公司,海口 570100%中国石油大学(北京)石油工程学院,北京 102249;中国石油大学(北京)克拉玛依校区,新疆克拉玛依 834000 |
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| Author_FL | LI Jun MA Chuanhua LI Wentuo ZHANG Geng LUO Ming WU Yanhui HUANG Honglin |
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| DBID | 2B. 4A8 92I 93N PSX TCJ |
| DOI | 10.12358/j.issn.1001-5620.2025.01.010 |
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| Discipline | Engineering |
| DocumentTitle_FL | A Thermodynamic Model for Predicting 3D Phase Equilibrium Surface of Natural Gas Hydrates Considering Salt Concentration |
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| ISSN | 1001-5620 |
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| Issue | 1 |
| Keywords | Clausius-Clapeyron线性特征 Natural gas hydrate Thermodynamic model 热力学模型 相平衡 Phase equilibrium 天然气水合物 Clausius-Clapeyron linear behavior |
| Language | Chinese |
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| PublicationTitle | 钻井液与完井液 |
| PublicationTitle_FL | Drilling Fluid & Completion Fluid |
| PublicationYear | 2025 |
| Publisher | 中国石油大学(北京)克拉玛依校区,新疆克拉玛依 834000 中海石油(中国)有限公司海南分公司,海口 570100%中海石油(中国)有限公司海南分公司,海口 570100%中国石油大学(北京)石油工程学院,北京 102249 中国石油大学(北京)石油工程学院,北京 102249%中国石油大学(北京)石油工程学院,北京 102249 |
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| Title | 考虑盐浓度的天然气水合物三维相平衡曲面热力学预测模型 |
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