【摘要】：注劑法是水合物開發(fā)的最重要方式之一,同時水合物也是油氣安全生產(chǎn)的一大隱患,添加化學(xué)抑制劑是有效解決水合物堵塞的措施之一。宏觀的實驗可以為抑制劑選擇提供數(shù)據(jù)支持,但很難從微觀層面反映水合物的分解過程和抑制劑的作用機理。分子模擬可用于抑制劑微觀作用機理的研究,并為抑制劑評價提供新方法。采用分子動力學(xué)方法,建立水合物-抑制劑溶液體系模型,模擬了265-273K條件下,I型甲烷水合物在無機鹽(NaCl、KCl、CaCl_2)和醇類(甲醇、乙二醇)溶液中的分解過程,通過計算模擬體系中各組分間的結(jié)構(gòu)、運動和能量變化等參數(shù),分析了抑制劑種類、濃度和溫度壓力對水合物分解的影響。而且,研究了水合物晶胞對無機鹽離子的承受能力,以及動力學(xué)抑制劑分子(PVP、PEO、PVCap)在水合物表面的吸附和對水合物分解的影響,探討了抑制劑的微觀作用機理。模擬結(jié)果表明,水合物分解形成的液膜可延緩分解進程,無機鹽離子有利于突破液膜結(jié)構(gòu),縮短分解停滯的時間,分解速率與無機鹽濃度呈正比,在分解過程中分解速率均不是恒定的。水合物分解過程中所需吸收的能量不同,其中KCl能量最大,當CaCl_2濃度超過30wt%時,所需吸收能量最低。離子對晶胞的破壞能力不同,Ca~(2+)2K~+2Cl~-2Na~+。在醇類溶液中,形成的液膜結(jié)構(gòu)松散,不能延緩水分子的擴散,溶液濃度在20wt%-30wt%時,水合物分解速率最大。水合物分解過程中分解熱先隨濃度增加逐漸減小,在30wt%以后又逐漸上升。與溫度相比,受限空間體積對分解過程影響不大。動力學(xué)抑制劑與水合物表面的相互作用能受濃度和分子量的影響,PVCap對水合物的分解能力最強,抑制劑分子加強了近程(2.5?)水分子結(jié)構(gòu)的有序性。
[Abstract]:The injection method is one of the most important methods for hydrate development, and hydrate is also a hidden danger in the safe production of oil and gas. Adding chemical inhibitors is one of the effective measures to solve hydrate blockage. Macroscopical experiments can provide data support for inhibitor selection, but it is difficult to reflect the decomposition process of hydrate and the mechanism of inhibitor action from the microscopic level. Molecular simulation can be used to study the mechanism of microcosmic action of inhibitors and provide a new method for evaluation of inhibitors. The model of hydrate inhibitor solution system was established by molecular dynamics method. The decomposition process of methane-I hydrate in inorganic salt (NaClKCl-CaCl2) and alcohols (methanol, ethylene glycol) solution was simulated at 265-273K. The effects of inhibitor type, concentration and temperature and pressure on hydrate decomposition were analyzed by calculating the structure, motion and energy change of each component in the simulated system. Moreover, the capacity of hydrate unit cell to bear inorganic salt ions, the adsorption of PVP Pe PEOU PVCap on hydrate surface and the effect on hydrate decomposition were studied, and the microcosmic mechanism of the inhibitor was discussed. The simulation results show that the liquid membrane formed by hydrate decomposition can delay the process of decomposition, and the inorganic salt ion can break through the structure of liquid membrane, shorten the time of decomposition stagnation, and the decomposition rate is proportional to the concentration of inorganic salt. The decomposition rate is not constant in the process of decomposition. The energy needed for hydrate decomposition is different, in which KCl energy is the largest, and when the concentration of CaCl_2 is more than 30wt%, the energy required is the lowest. The damage ability of ions to the unit cell is different (Ca ~ (2) K ~ (2) K ~ (2) Cl ~ (- 2) Na ~ (2). In alcohol solution, the structure of the liquid membrane formed is loose and the diffusion of water molecules can not be delayed. When the concentration of the solution is 20wt- 30wt%, the rate of hydrate decomposition is the highest. In the process of hydrate decomposition, the decomposition heat decreases gradually with the increase of concentration, and then increases gradually after 30 wt%. Compared with temperature, the volume of confined space has little effect on the decomposition process. The interaction energy of Kinetic inhibitor and hydrate surface is affected by the concentration and molecular weight. PVCap has the strongest ability to decompose hydrate. The inhibitor molecule strengthens the short range (2.5?) The order of the molecular structure of water.
【學(xué)位授予單位】：中國石油大學(xué)(華東)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TE39

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本文編號：2176688