【摘要】：天然氣水合物是天然氣分子和水分子在低溫高壓條件下形成的非化學(xué)計量的籠型晶體。作為一種潛在性能源的同時,其在工業(yè)上也有廣泛的應(yīng)用前景。自然條件下的水合物主要存在于永凍區(qū)和海底沉積物的空隙中,實驗?zāi)M自然條件下水合物的生成,對于研究水合物的成礦機理、勘探開采以及工業(yè)應(yīng)用都具有實際意義,因此許多學(xué)者在多孔介質(zhì)中進行了水合物的生成實驗。本文通過整理前人的研究成果,總結(jié)了多孔介質(zhì)環(huán)境下介質(zhì)粒徑、表面特性以及添加劑(鹽分和表面活性劑)的協(xié)同作用對于水合物生成速率和相平衡的影響,并歸納了不同反應(yīng)條件下水合物在多孔介質(zhì)中的生成位置分布情況以及幾種熱力學(xué)理論模型;最后提出,介質(zhì)表面特性、不同種類多孔介質(zhì)與鹽離子的混合體系對水合物生成的影響以及多孔介質(zhì)中不同的反應(yīng)條件對水合物的生成位置的影響均值得進一步探討和明確。此外,裂隙環(huán)境中不同的裂隙寬度及壁面粗糙度條件下水合物的生成情況也需要進行深入研究。
【圖文】：

第12期潘振等：多孔介質(zhì)中天然氣水合物生成影響因素研究進展·4405·圖1全飽和條件下不同粒徑多孔介質(zhì)中水分轉(zhuǎn)化率[11]成速率增加。另外溫度越低，多孔介質(zhì)對于水合物成核速率的影響越明顯。李明川等[13]也指出多孔介質(zhì)會明顯減少水合物生成的誘導(dǎo)時間，并且隨著顆粒粒徑的減小，縮短的時間越長。（2）大粒徑有利于水合物生成WROTTESLEY[14]則通過實驗得出了相反的結(jié)論，他們發(fā)現(xiàn)水合物更容易在較大的孔徑中成核。TURNER等[15]的研究成果或許能夠解釋這一實驗現(xiàn)象，他們通過實驗認(rèn)為晶核形成的尺寸大小與溫度有關(guān)，溫度越低，晶核形成的尺寸就會越校因此水合物若在較小的孔隙中形成，就需要更低的溫度來形成小尺寸的晶核，即所需的溫度條件相對苛刻。而水合物形成大尺寸晶核時由于所需的溫度條件更容易達(dá)到，所以水合物更容易在大孔徑中生成。CHONG等[16]采用了4種粒徑不同的硅砂作為多孔介質(zhì)進行水合物生成實驗，發(fā)現(xiàn)硅砂粒徑越小水合物越不易生成，且生成水合物的攜氣率越低。同時，SUN等[17]也指出相比于大孔徑，小孔徑的毛細(xì)管力更強，在降低水活度的同時不利于氣體分子的擴散，阻礙了氣體與水分子的接觸，所以水合物會優(yōu)先在毛細(xì)管力較弱的大孔徑中生成。綜上可知，對于同一種多孔介質(zhì)而言，隨著粒徑變化，其表面積和毛細(xì)管力也會相應(yīng)變化，而兩者對于水合物生成速率的影響正好是相反的，因此本文作者認(rèn)為理論上應(yīng)該存在一種臨界尺寸，使得兩者對于水合物生成速率的影響達(dá)到平衡。大于此臨界尺寸的多孔介質(zhì)由于毛細(xì)管力較小并且提供了一定的成核位置，使水合物生成速率加快；小于此臨界尺寸時，根據(jù)小粒徑能加快水合物生成的實驗現(xiàn)象推斷，應(yīng)該是由于較大的表面積提供的成核位置占主導(dǎo)因素，?

銜鏘嗥?衡條件影響的爭議，主要集中在這兩點。（1）多孔介質(zhì)環(huán)境下相平衡條件更苛刻李明川等[13]指出多孔介質(zhì)的存在會使水合物生成的相平衡曲線向左上方偏移，即相平衡溫度更低，壓力更高，且介質(zhì)粒徑越小，對相平衡條件影響越大。他們認(rèn)為這是由于多孔介質(zhì)孔隙會產(chǎn)生很強的界面張力和毛細(xì)管凝聚作用，從而導(dǎo)致水合物在其內(nèi)的生成與在純液態(tài)環(huán)境中的生成有很大差別。KANG[22]在硅膠中進行水合物相平衡研究時發(fā)現(xiàn)，硅膠在使水合物生成速率增大，氣體消耗量增加的同時，會使相平衡的溫度更低，，壓力更高。如圖2所示。他同時提到，由于實驗所采用的硅膠粒圖2不同粒徑硅膠中甲烷水合物相平衡曲線[22]

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 朱維耀;黃延章;;多孔介質(zhì)對氣-液相變過程的影響[J];石油勘探與開發(fā);1988年01期

2 楊滿平,李治平,李允,王正茂;油氣儲層多孔介質(zhì)的變形理論及實驗研究[J];天然氣工業(yè);2003年06期

3 佟曼麗;;聚合物稀溶液在多孔介質(zhì)中的粘彈效應(yīng)[J];天然氣工業(yè);1987年01期

4 張偉;郭平;鄧生輝;;多孔介質(zhì)中油氣藏流體相態(tài)研究進展[J];斷塊油氣田;2005年06期

5 熊啟勇;陳國錦;韓曉強;王雅靜;;部分水解聚丙烯酰胺在地層多孔介質(zhì)吸附特性研究[J];新疆石油科技;2005年01期

6 田園;葉慧平;汪周華;胡安鑫;管學(xué)軍;;瀝青在多孔介質(zhì)中沉積過程數(shù)值模擬[J];油氣田地面工程;2009年06期

7 汪偉英;多孔介質(zhì)中瀝青堵塞機理[J];大慶石油地質(zhì)與開發(fā);2002年06期

8 燕良東;朱維耀;宋洪慶;;多孔介質(zhì)中凝析油氣體系析蠟實驗[J];新疆石油地質(zhì);2009年06期

9 姚軍輝;石勇;;多孔介質(zhì)中天然氣水合物分解熱力學(xué)模型研究[J];石油與天然氣化工;2009年01期

10 李亞軍;姚軍;黃朝琴;孫致學(xué);;單裂縫多孔介質(zhì)滲透特性研究[J];特種油氣藏;2011年04期

相關(guān)會議論文 前10條

1 杜新龍;康毅力;游利軍;;多孔介質(zhì)孔隙模型建立方法及應(yīng)用研究進展[A];滲流力學(xué)與工程的創(chuàng)新與實踐——第十一屆全國滲流力學(xué)學(xué)術(shù)大會論文集[C];2011年

2 宋付權(quán);劉慈群;張慧生;;變形多孔介質(zhì)油藏三種滲流模型分析[A];第五屆全國水動力學(xué)學(xué)術(shù)會議暨第十五屆全國水動力學(xué)研討會文集[C];2001年

3 李兆敏;馬天態(tài);李賓飛;;氮氣泡沫在多孔介質(zhì)中的穩(wěn)定性實驗研究[A];第二十屆全國水動力學(xué)研討會文集[C];2007年

4 賈善坡;王越之;陳衛(wèi)忠;譚賢君;;變形多孔介質(zhì)溫度-滲流-應(yīng)力完全耦合模型及有限元分析[A];第十二次全國巖石力學(xué)與工程學(xué)術(shù)大會會議論文摘要集[C];2012年

5 馮春燕;孔瑛;蔣官澄;張玉忠;;多孔介質(zhì)氣濕反轉(zhuǎn)材料的制備與研究[A];中國化學(xué)會第15屆反應(yīng)性高分子學(xué)術(shù)討論會論文摘要預(yù)印集[C];2010年

6 呂鑫;張健;姜偉;;部分水解聚丙烯酰胺水溶液在微管和多孔介質(zhì)中的流動特性研究[A];2010年全國高分子材料科學(xué)與工程研討會學(xué)術(shù)論文集（上冊）[C];2010年

7 秦積舜;陳興隆;張可;;CO_2-原油在多孔介質(zhì)中復(fù)雜流態(tài)的運動方程[A];中國力學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)大會'2009論文摘要集[C];2009年

8 譚文長;;黏彈性流體在多孔介質(zhì)內(nèi)的非定常流動[A];中國力學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)大會'2009論文摘要集[C];2009年

9 楊正明;黃延章;尚根華;郝明強;;低滲透多孔介質(zhì)中非線性滲流的流態(tài)與準(zhǔn)數(shù)[A];中國力學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)大會'2005論文摘要集（下）[C];2005年

10 吳應(yīng)湘;;天然氣水合物的性質(zhì)、勘探及開采[A];西部大開發(fā) 科教先行與可持續(xù)發(fā)展——中國科協(xié)2000年學(xué)術(shù)年會文集[C];2000年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 記者　江書程;天然氣水合物將走進我們生活[N];中國石油報;2006年

2 張浩;俄研究天然氣水合物開采技術(shù)[N];科技日報;2008年

3 記者 王少勇;第八屆國際天然氣水合物大會終身成就獎和青年獎揭曉[N];中國國土資源報;2014年

4 張耀玲　張超越;祁連山天然氣水合物研究取得階段性成果[N];中國礦業(yè)報;2014年

5 本報記者 王健生;我國成功鉆獲天然氣水合物[N];中國改革報;2007年

6 田東霖;我國在南海成功鉆獲天然氣水合物[N];中國海洋報;2007年

7 孫興文;我國重視天然氣水合物研究[N];中國石化報;2007年

8 郭圖;我國海域天然氣水合物資調(diào)查獲得重大突破[N];中國石化報;2007年

9 記者 李曉明;我國首次鉆獲天然氣水合物[N];地質(zhì)勘查導(dǎo)報;2007年

10 記者 陳惠玲;我國南海天然氣水合物鉆探結(jié)束[N];地質(zhì)勘查導(dǎo)報;2007年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 苗同軍;裂縫型多孔介質(zhì)滲流特性的分形分析[D];華中科技大學(xué);2015年

2 朱寧軍;多孔介質(zhì)內(nèi)CO_2與油相態(tài)變化和滲流特性研究[D];大連理工大學(xué);2013年

3 葉安平;多孔介質(zhì)中CO_2-原油非平衡擴散理論與實驗研究[D];西南石油大學(xué);2013年

4 石定賢;多孔介質(zhì)天然氣水合物開采的基礎(chǔ)研究[D];太原理工大學(xué);2014年

5 張婷;多孔介質(zhì)流體輸運中的井模型[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2012年

6 Muhammad Irfan Ehsan;巴基斯坦近海莫克蘭增生楔含水合物地層地震響應(yīng)特征研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2016年

7 李廣才;地震疊前AVO反演與天然氣水合物識別研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2015年

8 程傳曉;天然氣水合物沉積物傳熱特性及對開采影響研究[D];大連理工大學(xué);2015年

9 朱一銘;天然氣水合物沉積物靜動力學(xué)特性研究[D];大連理工大學(xué);2016年

10 王元;天然氣水合物孔底冷凍數(shù)值模擬及繩索取樣鉆具的研究[D];吉林大學(xué);2017年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 朱自浩;多孔介質(zhì)中天然氣水合物降壓分解特性研究[D];大連理工大學(xué);2015年

2 湯凌越;多孔介質(zhì)內(nèi)油氣混相與擴散特性實驗研究[D];大連理工大學(xué);2015年

3 劉洋;地下輸油管道泄漏污染物遷移過程仿真研究[D];東北石油大學(xué);2015年

4 雷長征;飽和多孔介質(zhì)介觀尺度孔隙流的Lattice Boltzmann模擬[D];南京大學(xué);2015年

5 高洪敬;無量綱毛細(xì)壓力函數(shù)及毛細(xì)壓力對流動特性影響的分形分析[D];華中科技大學(xué);2014年

6 張彪;高溫高壓下二氧化碳在飽和油多孔介質(zhì)中的擴散系數(shù)研究[D];湖南大學(xué);2016年

7 呂勤;含甲烷水合物多孔介質(zhì)滲流特性研究[D];大連理工大學(xué);2016年

8 丁士高;多孔介質(zhì)中汽油燃燒實驗與數(shù)值模擬[D];杭州電子科技大學(xué);2016年

9 曾琦;真空帶式微振泥漿篩脫水機理分析[D];長江大學(xué);2017年

10 孫苗苗;油藏多孔介質(zhì)中蒸汽流動與傳熱本構(gòu)關(guān)系研究[D];大慶石油學(xué)院;2009年

本文編號：2556095