天然氣水合物作為一種清潔能源,廣泛存在于凍土區(qū)和海底深處。通過對全球多處天然氣水合物賦存區(qū)域的鉆孔資料調(diào)查,結(jié)果表明,天然氣水合物賦存區(qū)域的地層結(jié)構(gòu)具有垂向分層分布的特點(diǎn),并且垂向上不同地質(zhì)層中的天然氣水合物賦存狀況也存在著差異。本文以四種粒徑大小的天然石英砂作為多孔介質(zhì),兩兩組合成不同的具有雙層結(jié)構(gòu)和均勻結(jié)構(gòu)的石英砂體系,在相同的初始溫度和壓力條件下進(jìn)行甲烷水合物的形成實驗,以研究石英砂粒徑大小對甲烷水合物形成和分布的影響以及不同層狀結(jié)構(gòu)石英砂中甲烷水合物的形成過程及分布特征,本實驗研究的主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:在層狀石英砂中,以上覆層作為研究對象,在相同粒徑上覆層,以不同粒徑石英砂作為下墊層的層狀結(jié)構(gòu)中,下墊層石英砂粒徑的改變對上部石英砂中甲烷水合物形成影響非常大,其中以上部粒徑為0.5¹mm的層狀石英砂影響最大,且該層狀結(jié)構(gòu)更有利于上部石英砂中甲烷水合物的賦存,而以0.075⁰.5mm石英砂作為上部的層狀石英砂中,下墊層石英砂粒徑對上部石英砂中甲烷水合物的形成影響最小,但不利上部石英砂中甲烷水合物的賦存;以下墊層為研究對象,在相同粒徑石... 

【文章來源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：60 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

氣體水合物三種主要分子結(jié)構(gòu)[2]

人們在阿拉斯加和加拿大麥肯齊三角洲等地區(qū)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了天然氣水合物礦藏。隨著美國、印度、加拿大等一些國家進(jìn)一步開展了關(guān)于天然氣水合物礦床的一系列研究[10]，由此關(guān)于天然氣水合物的研究進(jìn)入了快速發(fā)展時期。雖然我國關(guān)于天然氣水合物的研究開展較晚，但在2017年，在我國南海北部神狐海域成功試開采出了天然氣水合物，此舉打破了多項世界記錄[11]，這表明盡管我國關(guān)于天然氣水合物的研究起步較晚，依然可以取得巨大成就[12]，奠定了我國在天然氣水合物研究領(lǐng)域地位，一舉成為與美國并列最重要的兩個國家[13]。圖1.2實驗室制備的甲烷水合物及其燃燒Fig.1.2Preparationandcombustionofmethanehydrateinlaboratory隨著現(xiàn)代社會科技文明的進(jìn)步，人類日益增長的能源需求與能源總量之間的矛盾逐漸加深，同時全球氣候的變暖，天然氣水合物在地層中的儲存狀態(tài)有可能會變得不穩(wěn)定，因此使得世界各國對天然氣水合物的勘測、開采興趣逐漸加大。根據(jù)目前關(guān)于天然氣水合物的勘測資料發(fā)現(xiàn)，天然氣水合物在地球上的分布十分廣泛(見圖1.3)，據(jù)估測目前全球天然氣水合物的賦存量是石油、天然氣和煤炭等化石能源總儲量的兩倍[14,15]，且其具有較高的能量密度和燃燒清潔的特點(diǎn)，因此也被許多國家認(rèn)為未來可以成為污染較大的化石能源的理想替代品[16]。隨著科技的進(jìn)步以及各個國家的重視，天然氣水合物技術(shù)的研究也取得了突飛猛進(jìn)的進(jìn)展，首先是在對天然氣水合物的勘測技術(shù)領(lǐng)域，目前主要勘探手段有高精度地震勘探技術(shù)、地球物理測井技術(shù)、地球化學(xué)勘探技術(shù)、遙感探測技術(shù)、音頻大地電磁探測技術(shù)和超深探地雷達(dá)技術(shù)[17]；其次是在天然氣水合物的開采技術(shù)方面，傳統(tǒng)的開采方法主要有熱激發(fā)開采、減壓開采及化學(xué)試劑注入開采；隨著研究的深入與科技的發(fā)

碩士學(xué)位論文3本、加拿大等少數(shù)國家也有天然氣水合物開采區(qū)[19]。由此可見天然氣水合物的研究仍需進(jìn)一步深入進(jìn)行，以期天然氣水合物能夠在全球范圍內(nèi)為人類提供穩(wěn)定的能源供給。圖1.3全球范圍內(nèi)天然氣水合物分布[19]Fig.1.3Globaldistributionofnaturalgashydrate隨著研究的深入，關(guān)于陸域天然氣水合物的研究也在深入。研究發(fā)現(xiàn)凍土區(qū)可以為天然氣水合物的形成提供良好條件，進(jìn)而逐漸成為了人們研究的重點(diǎn)。目前發(fā)現(xiàn)的陸域天然氣水合物賦存區(qū)域有加拿大的MackenzieDelta、阿拉斯加NorthSlope以及俄羅斯西伯利亞等地區(qū)[20,21,22]，我國的多年凍土區(qū)集中區(qū)域有東北多年凍土區(qū)、青藏高原多年凍土區(qū)。調(diào)查發(fā)現(xiàn)我國青藏高原凍土區(qū)的溫度條件、地質(zhì)條件都可以為天然氣水合物的形成提供很好的環(huán)境[23,24]，而且早期通過簡單的勘測發(fā)現(xiàn)青藏高原凍土區(qū)的一些地方存在著地球地理、地球化學(xué)異常的現(xiàn)象[25]，這引起了國內(nèi)學(xué)者的廣泛關(guān)注，使得關(guān)于青藏高原凍土區(qū)天然氣水合物的勘測得到進(jìn)一步的深入，目前大量資料顯示在我國的青藏高原凍土帶有很大的可能賦存著大量的天然氣水合物，并估測其儲量約為1.2~2.4×1014m3。吳青柏[26]等通過鉆探、地球物理測井和氣體地球化學(xué)研究等手段發(fā)現(xiàn)，在昆侖山埡口盆地地層250m深度以下的巖層多個區(qū)域中都存在著氣體釋放異常的現(xiàn)象，這一現(xiàn)象是符合天然氣水合物分解間歇性釋放特征，同時對釋放氣體的地層處的側(cè)向電阻率以及聲波波速進(jìn)行監(jiān)測發(fā)現(xiàn)了明顯增大的現(xiàn)象，這更進(jìn)一步的為青藏高原凍土區(qū)天然氣水合物賦存提供了強(qiáng)有力的證據(jù)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3519900