水合物對多孔介質(zhì)滲透性影響的實驗研究

發(fā)布時間：2020-10-21 02:26

　　當今世界能源短缺、環(huán)境惡化。我國正處于高速發(fā)展期,對能源的需求量與日俱增,同時由于經(jīng)濟發(fā)展對自然生態(tài)環(huán)境造成了比較嚴重的破壞,我國面臨著巨大的環(huán)境壓力,因此尋求高效、清潔能源成為我們面臨的迫切任務(wù)。甲烷水合物儲量大、能量密度高、燃燒清潔,被認為是21世紀最具開發(fā)前景的能源,對甲烷水合物展開全面而具體的研究具有重要的理論和現(xiàn)實意義。本文搭建了實驗室模擬多孔介質(zhì)中水合物生成實驗平臺,進行了多孔介質(zhì)中水合物生成實驗。研究了多孔介質(zhì)中水合物飽和度的確定與控制方法,認為在實驗室條件下定容生成水合物的飽和度與初始壓力有較大關(guān)系。開發(fā)了一套用于測量含甲烷水合物多孔介質(zhì)滲透性的實驗裝置。研究了多孔介質(zhì)孔隙度與滲透率的關(guān)系。用BZ-01、BZ-02玻璃砂模擬多孔介質(zhì)進行了滲透率測量實驗,采用定容法合成甲烷水合物,以蒸餾水為介質(zhì)測試了不同甲烷水合物飽和度下多孔介質(zhì)滲透率的變化情況。結(jié)果表明,多孔介質(zhì)中甲烷水合物的存在會導(dǎo)致其滲透率急劇下降,飽和度-滲透率曲線呈指數(shù)分布。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)擬合出了滲透率隨飽和度變化的經(jīng)驗公式,并將實驗數(shù)據(jù)與滲透率模型進行了比較,實驗結(jié)果與水合物占據(jù)毛細管中心的平行毛細管模型的預(yù)測結(jié)果基本一致。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2010
【中圖分類】：P744.4
【部分圖文】：

空腔結(jié)構(gòu),氣體水合物,空腔

如果小于0.76，分子之間的吸引力太小，不能穩(wěn)定空腔;如果大于1，客體分子進入了空腔，則空腔必發(fā)生扭曲，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。三種結(jié)構(gòu)晶體中共有5種不同的空腔結(jié)構(gòu)[4]，見圖1.1。以上提到的三種水合物結(jié)構(gòu)就是由這五種空腔結(jié)構(gòu)中的一種或幾種堆積而成的。I型結(jié)構(gòu)水合物為立方晶體結(jié)構(gòu)，它在自然界中分布最廣泛，能容納甲烷、乙烷、氮氣、二氧化碳、硫化氫、氧氣等小分子氣體。I型結(jié)構(gòu)水合物的單元晶胞由46個水分子組成，晶胞常數(shù)為1.2Onm。在它中間有8個能夠容納氣體分子的空腔。這8個空腔包含2個5’2型小空腔和6個5’2擴型大空腔(結(jié)構(gòu)見圖1.1);小勁空是由12個正五角形構(gòu)成，形狀近似球狀，由二十個水分子在離空腔中心 0.395nm處圍繞而成。如果把水分子的尺寸(二0.14nm)考慮進去，那么容納氣體的空腔的半徑只為0.255nm，這些小空腔只能容納分子直徑小于0.5llun的組分。大空腔的配位數(shù)為24，每一個大空腔都由兩個對置的六角形和在它們中間排列的12個五角形構(gòu)成。大空腔是略為壓扁的十四面體，形狀更近似于橢圓體。24個水分子中有8個距離空腔中心的距離為o.37nm

氣體水合物,結(jié)構(gòu)單元