天然氣水合物是一種高效、儲量大、新型潔凈能源,本文以天然沉積物中水合物形成機理及熱力學(xué)特性為研究目的,利用新建的水合物相平衡測試系統(tǒng),研究了堆積層中孔隙尺寸、鹽分濃度、氣體組成等對天然多孔介質(zhì)中水合物相平衡特性的影響,定量把握其熱力學(xué)特性。對闡明水合物形成機理,分布規(guī)律及其賦存狀態(tài)具有重要意義。 實驗結(jié)果顯示多孔介質(zhì)中甲烷水合物容易生成、誘導(dǎo)時間短。在其它條件一致情況下,隨著孔隙尺寸的增加,甲烷水合物相平衡曲線向高溫、低壓方向移動；隨著鹽分濃度的增加,甲烷水合物相平衡曲線向低溫、高壓方向移動；混合氣體中隨著甲烷濃度的減少,相平衡曲線向低壓、高溫方向移動。 為了進一步研究鹽分對甲烷水合物相平衡的影響,利用正交試驗設(shè)計方法研究了不同離子組成和濃度條件下多孔介質(zhì)中甲烷水合物相平衡特性。研究發(fā)現(xiàn)在本實驗條件下四種陽離子對甲烷水合物相平衡影響的影響程度從大到小依次為Mg2+、Ca2+、Na+、K+。四種鹵素陰離子(F-、Cl-、Br-、I-)對甲烷水合物相平衡影響效果一致；三種常規(guī)陰離子(Cl-、CO32-、SO42-)濃度對甲烷水合物相平衡影響均顯著。 研究發(fā)現(xiàn)二氧化碳初始狀態(tài)的不同導(dǎo)致二氧化碳水合物形成過程中熱力學(xué)現(xiàn)象發(fā)生變化。隨著溶液中氯化鈉濃度的增加,二氧化碳水合物相平衡曲線向低溫、高壓方向移動。當(dāng)溫度降低到冰點以下時,氯化鈉溶液對二氧化碳水合物相平衡的影響很小,可以忽略。相同條件下二氧化碳水合物與甲烷水合物相平衡存在很大差異,二氧化碳水合物相平衡曲線處于高溫、低壓區(qū)域,也就是說二氧化碳水合物相對于甲烷水合物而言更容易形成。 提出了預(yù)測含電解質(zhì)溶液多孔介質(zhì)中水合物的相平衡預(yù)測模型,將電解質(zhì)對氣-液表面張力的影響引入到預(yù)測模型；利用該模型對大體積水和多孔介質(zhì)中甲烷、二氧化碳水合物相平衡進行了預(yù)測,誤差分析顯示,相對于傳統(tǒng)預(yù)測模型而言本模型預(yù)測結(jié)果平均相對誤差較小。計算結(jié)果同實驗數(shù)據(jù)對比研究表明,該模型預(yù)測結(jié)果良好。 搭建了適用于核磁共振成像(MRI)系統(tǒng)的二氧化碳水合物形成與分解實驗測試裝置；MRI追蹤水中氫原子進行成像,直觀的顯示巖芯管中液態(tài)水分布情況,并結(jié)合MRI強度信號進行精確的分析；MRI圖像顯示二氧化碳水合物具有多個初始形成點和初分解始點,即多點形成、多點分解；對不同升溫速度下二氧化碳水合物的分解過程進行了研究。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2010
【中圖分類】：P744.4
【部分圖文】：

中國青島海洋地質(zhì)研究所 (QIMG)和中國石油大學(xué)(北京，cuPB)油氣藏流體相態(tài)重點研究室均采用此種類型反應(yīng)釜。前者的兩個高壓反應(yīng)釜(如圖2.1)采用欽合金TC4鍛造加工而成團I，容積分別為4OOInL和 1OOOInL，釜體均開設(shè)有管式視鏡，便于安裝攝像系統(tǒng)和光學(xué)檢測系統(tǒng)。后者實驗系統(tǒng)采用藍寶石全透明釜有效體積為59mL[’。叭;高壓釜內(nèi)的溫度由安裝在釜底的精密鉑電阻探頭測定;攪拌系統(tǒng)由磁性攪拌子、U型磁鐵和傳動系統(tǒng)組成。此類型反應(yīng)釜可以實現(xiàn)可視化測量，同時通過攪拌裝置可以提高水合物合成速度。他們所用的攪拌系統(tǒng)均為磁力攪拌，有效的避免了機械式攪拌對高壓密封要求。

圖2.1中國青島海洋地質(zhì)研究所實驗系統(tǒng)Fig.2.1EquiPmentofQIMG圖2.2中國石油大學(xué)(北京)實驗系統(tǒng)Fig.2.2EquiPmentofCUPB(2)可視、非攪拌釜國內(nèi)的此類型反應(yīng)釜主要在中國石油大學(xué)(華東，cuPH)，上海理工大學(xué)(USs國地質(zhì)大學(xué)(CuG)，大慶油田建設(shè)設(shè)計研究院。法蘭拉桿透明宮梯度取壓測扭裝里密封勢邁邁邁接頭圖2.3Fig.2.3中國石油大學(xué)(華東)反應(yīng)釜HighPressureeellofCL」PHl，鉆桿

中國青島海洋地質(zhì)研究所實驗系統(tǒng)Fig.2.1EquiPmentofQIMG圖2.2中國石油大學(xué)(北京)實驗Fig.2.2EquiPmentofCUPB可視、非攪拌釜此類型反應(yīng)釜主要在中國石油大學(xué)(華東，cuPH)，上海理工大學(xué)(U大學(xué)(CuG)，大慶油田建設(shè)設(shè)計研究院。法蘭拉桿透明宮梯度取壓測扭裝里密封勢邁邁邁接頭圖2.3Fig.2.3中國石油大學(xué)(華東)反應(yīng)釜HighPressureeellofCL」PH

【引證文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 劉瑜;趙佳飛;郭長松;宋永臣;劉衛(wèi)國;程傳曉;葉陳誠;薛鎧華;;Ⅰ型和Ⅱ型結(jié)構(gòu)氣體水合物的記憶效應(yīng)[J];物理化學(xué)學(xué)報;2011年06期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 郭長松;氣體水合物生成特性基礎(chǔ)研究[D];大連理工大學(xué);2011年

2 賀行良;天然氣水合物氣體組成分析方法研究與應(yīng)用[D];中國海洋大學(xué);2012年

本文編號：2809153