海洋天然氣水合物模擬實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、天然氣水合物是一種新能源，積極開(kāi)展水合物的模擬實(shí)驗(yàn)研究對(duì)天然氣水合物的勘探開(kāi)發(fā)利用以及對(duì)水合物技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用都具有十分重要的意義。在總結(jié)國(guó)內(nèi)外天然氣水合物最新研究成果的基礎(chǔ)上，本文著重從水合物的生成分解動(dòng)力學(xué)、飽和度、儲(chǔ)氣特性等方面開(kāi)展了模擬實(shí)驗(yàn)研究。 實(shí)驗(yàn)中采用電阻探測(cè)技術(shù)成功進(jìn)行了CO2水合物的成核動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明電阻探測(cè)技術(shù)是一種行之有效的監(jiān)測(cè)手段，可以準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)水合物的生成過(guò)程。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)使用同一份水重復(fù)進(jìn)行CO2水合

2、物合成，在溫度、壓力及其它條件不變的情況下，水合物反應(yīng)所用的誘導(dǎo)時(shí)間逐次減少，水分子在水合物生成反應(yīng)中存在“記憶效應(yīng)”。另外，水合物成核階段由于孔隙水中離子濃度的變化會(huì)引起阻抗變化。由阻抗變化可以判斷出CO2水合物生成的五個(gè)主要階段。最后，通過(guò)分析影響CO2水合物反應(yīng)體系阻抗變化的因素，初步推導(dǎo)出水合物成核速率模型，并結(jié)合具體反應(yīng)條件對(duì)模型進(jìn)行求解，得到成核速率變化趨勢(shì)。 在沉積物中水合物飽和度模擬實(shí)驗(yàn)中，采用電阻探測(cè)技術(shù)，基于

3、Archie公式，建立了通過(guò)多孔介質(zhì)阻抗計(jì)算CO2水合物飽和度的理論模型，并將模擬實(shí)驗(yàn)所獲數(shù)據(jù)應(yīng)用于此模型，得到了沉積物中CO2水合物生成過(guò)程中的飽和度值。 采用自行設(shè)計(jì)的模擬實(shí)驗(yàn)裝置，監(jiān)測(cè)了甲烷水合物在等容條件和不同粒徑多孔介質(zhì)常壓條件下的分解過(guò)程，取得了良好的結(jié)果。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)甲烷水合物等容分解過(guò)程中，溫度和壓力經(jīng)歷了三個(gè)不同的變化階段，并發(fā)現(xiàn)反應(yīng)釜壓力與溫度有良好的函數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系。另外，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)甲烷水合物的分解首先從氣.固相接

4、觸面開(kāi)始。與純?nèi)芤后w系相比，多孔介質(zhì)的存在增大了分解體系氣-固相接觸面積，有利于水合物分解。水合物生成會(huì)導(dǎo)致松散多孔介質(zhì)的孔隙發(fā)生改變，使水合物在體系中不均勻分散。在粒徑范圍變化不大的情況下，水合物分解速率表現(xiàn)出一定的隨機(jī)性。 在儲(chǔ)氣量實(shí)驗(yàn)中為了研究水合物的儲(chǔ)氣特性，利用自行設(shè)計(jì)的小型水合物合成裝置，分別合成了一系列不同體系下的甲烷水合物，包括不同壓力下的十二烷基硫酸鈉(SDS)水溶液+甲烷體系、粉末冰+甲烷體系以及粉末冰+不同