西南石油大学学报(自然科学版)

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CO2 置换法开采天然气水合物反应动力学研究

金发扬1,郭勇2,蒲万芬1,刘永兵3,联翩4   

  1. 1. 西南石油大学石油工程学院,四川成都610500
    2. 中海油服油田生产研究院,天津塘沽300450
    3. 西南石油大学新能源研究中心,四川成都610500
    4. 中海能源发展钻采研究院,天津塘沽300450
  • 出版日期:2013-06-01 发布日期:2013-06-01
  • 作者简介:金发扬,1978 年生,男,汉族,四 川成都人,讲师,主要从事提 高采收率方面的研究。E-mail: 46752820@qq.com 郭勇,1985 年生,男,汉族,山东 枣庄人,硕士,主要从事天然气 水合物方面的研究。E-mail:phino6600@ 163.com 蒲万芬,1961 年生,女,汉族,四 川成都人,博士生导师,主要从事 提高采收率方面的研究。E-mail: pwf58@163.com 刘永兵,1980 年生,男,汉族,湖 北天门人,副研究员,主要从事天 然气水合物方面的研究。E-mail: liuyongbing56@163.com 联翩,1984 年生,女,汉族,四川 南充人,主要从事天然气水合物 抑制剂方面的研究。E-mail:narutolp@ 163.com

Kinetics Research on the Process of the Exploitation of Natural Gas
Hydrate by the Replacement with CO2

Jin Fayang1, Guo Yong2, Pu Wanfen1, Liu Yongbing3, Lian Pian4   

  1. 1. School of Petroleum Engineering,Southwest Petroleum University,Chengdu,Sichuan 610500,China
    2. Oil Production Research Institute,COSL,Tanggu,Tianjin 300450,China
    3. New Energy Research Center,Southwest Petroleum University,Chengdu,Sichuan 610500,China
    4. Drilling & Production Technology Research Institute,CNOOC Energy Technology & Service Ltd.,Tanggu,Tianjin 300450,China
  • Online:2013-06-01 Published:2013-06-01

摘要:

针对CO2 置换开采天然气水合物研究中存在的反应速率测定难等问题,设计了两组模拟实验分别研究多
孔介质中CH4 水合物的生成和CO2 置换CH4 的效率,两组模拟实验分别是:(1)多孔介质中CH4 水合物的生成模
拟实验;(2)CO2 从水合物中置换CH4 气体模拟实验。通过两组模拟实验,测定了参与生成水合物的CH4 的物质的
量和置换反应的置换率及反应速率,并分析了置换反应机理。结果表明:置换反应的置换率为70.63%,平均速率为
0.001 3 mol/d,且随着置换反应的进行置换速率快速下降。因此,CO2 置换开采天然气水合物的反应在动力学上是可
行的,其置换效率较高,但置换速率较慢。

关键词: 甲烷水合物, 二氧化碳水合物, 置换反应, 置换反应率, 水合物合成

Abstract:

This article studies the dynamics of the replacement reaction of carbon dioxide in porous media. To determine the
reaction rate and reaction efficiency and mechanism and to evaluate the feasibility of the replacement reaction,we designed
two sets of experimental test of the replacement reaction in porous media to measure the displacement reaction rate and reaction
rate of replacement. The simulated experiments:generate methane hydrate in the porous media;methane was replaced from
hydrates with carbon dioxide. We calculated the replacement rate and the replacement reaction rate. From the experiment we
got the total recovery of methane gas at 70.63%,the average rate of displacement reaction at 0.001 3 mol/d,which dropped
quickly with the progress of the replacement reaction. Such results confirmed that the CO2 displacement reaction is kinetically
feasible,as it is of high replacement efficiency despite the slow replacement rate.

Key words: methane hydrate, carbon dioxide hydrate, replacement reaction, reaction rate, hydrate formation