申请/专利权人：中国石油大学(华东)

申请日：2024-03-25

公开（公告）日：2024-06-21

公开（公告）号：CN118230832A

主分类号：G16C10/00

分类号：G16C10/00;G16C20/10;G16C60/00

优先权：

专利状态码：在审-公开

法律状态：2024.06.21#公开

摘要：本发明提供了一种基于甲烷气泡的水合物抑制剂作用效果评价方法，应用于水合物开采与海底输气管道流动保障技术领域。该方法同样适用于检验理论设计阶段的新型水合物抑制剂作用效果。方法为：所选抑制剂分子结构的搭建；计算各体系分子数目配比；有无添加抑制剂模拟体系的构建；经分子模拟计算后获得体系内各分子的轨迹坐标，并对分子运动轨迹进行图像分析；对比分析抑制剂分子与甲烷气泡间的吸附构型与吸附能；评价抑制剂分子对甲烷气泡溶解过程的影响；计算抑制剂在甲烷气泡吸附前后水合物晶核形成概率；最后综合评价水合物抑制剂作用效果。本发明使用分子模拟从甲烷气泡的角度能够准确快速地评价水合物抑制剂对水合物成核的抑制效果。

主权项：1.一种基于甲烷气泡的水合物抑制剂作用效果评价方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤一：选择具有代表性且效果明显的水合物抑制剂分子，使用MaterialsStudio绘制出抑制剂分子结构；若抑制剂为大分子聚合物，应选取5～20聚合度以加快系统模拟的计算速度；步骤二：计算各体系分子数目配比，甲烷分子数目与水分子数目间的比例应配置合适；使用Gromacs分子模拟软件在微观尺度上建立CH4H2O对照组模型与CH4H2O抑制剂实验组模型，其中甲烷分子以气泡的形式存在；步骤三：在分子模拟进行之前，所有模型均使用恒定的温度压力集中控制一段时间，使整个模型达到稳定状态；选择精度高且学界认可的水分子、甲烷分子、抑制剂分子模拟力场；步骤四：分子模拟过程中，采用NPT系统，选择合适的温度压力并进行温压间的耦合；设置好相关的模拟参数，先进行能量最小化操作，再进行位置约束，最后进行预平衡模拟，最终得到稳定的模拟初始构型；步骤五：根据选定的模拟参数，对体系进行分子动力学计算，得到体系内各种分子的三维坐标；对两种体系进行多次独立的分子模拟计算，以保证模拟计算得出各项数据的可靠性；步骤六：将得到的分子坐标首先进行可视化处理，观察模拟时间内体系中各种分子的运动情况，再通过独立脚本进行各种具体数据分析；步骤七：对比分析水合物抑制剂分子与水合物晶体和甲烷气泡之间的吸附构型与吸附能，包括以下参数：抑制剂分子中发挥吸附作用的关键分子结构；C、O原子沿着甲烷气泡质量中心自由基方向的数密度分布；抑制剂分子从水合物晶体或甲烷气泡迁移到溶液中的自由能分布；甲烷气泡质心和最初形成的水合物晶核之间的距离分布；步骤八：分析水合物抑制剂对甲烷气泡溶解速度与溶解度的影响；进一步计算出靠近和远离抑制剂分子界面上甲烷分子的溶解与吸附概率；步骤九：计算水合物晶核在水合物抑制剂分子吸附前后的形成概率；采用流动向前采样的计算方法，定量评估水合物晶核的生长概率；结合溶液中溶解的甲烷分子数目，统计晶核前驱体形成稳定晶核的概率及水合物晶核的稳定概率；步骤十：结合上述所述吸附自由能、溶解速度与溶解度、水合物晶核形成与生长概率综合分析新型水合物抑制剂的作用效果。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中国石油大学(华东) 一种基于甲烷气泡的水合物抑制剂作用效果评价方法

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