2023年7月3日,课题组文章“New Insights into the Deposition of Nature Gas Hydrate on Pipeline Surfaces: A Molecular Dynamics Simulation Study”被Petroleum Science(SCI二区,IF=4.757)接收,张军教授为第一作者,2020级研究生付海强为第二作者,钟杰教授为通讯作者。
天然气水合物(NGH)在高压低温下的油气运输过程中会导致管道堵塞。 目前为防止水合物堵塞的有效方法是减少管道上的水合物粘附。根据先前的研究表明,水膜可大大增加以气体为主的体系中水合物的粘附强度。本研究发现在以水为主的体系中,水膜在铁及其腐蚀物表面的水合物沉积中发挥着不同的作用。具体而言,由于Fe表面对水的亲和力很强,吸附的水不能转化为水合物,以水膜的形式存在。随着对水的亲和力降低(Fe > Fe2O3 > FeO > Fe3O4),Fe2O3 上的吸附水会转化为无定形水合物,吸附水在 FeO 和 Fe3O4 上形成有序水合物沉积。当沉积物表面的吸附水转化为无定形或晶态水合物时,水合物的粘附强度不断增加(Fe < Fe2O3 < FeO < Fe3O4)。这是因为沉积的水合物的脱离更易于发生在脆弱的液层区域,随着液层的消失,该过程变得更加困难。因此,在以水为主的体系中,水膜的存在对水合物的粘附起着减弱作用。总而言之,本研究可更好地理解铁及其腐蚀物表面上的水合物沉积机制,并表明可通过调控管道表面对水的亲和力来防治水合物沉积。