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天然氣水合物實驗檢測與分析技術(shù)

文檔作者：姚蕾宋永臣劉瑜文檔來源：大連理工大學(xué)海洋能源利用與節(jié)能教育部重點實驗室		點擊數(shù)：	更新時間： 2023年08月15日
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天然氣水合物實驗檢測與分析技術(shù)
姚蕾宋永臣劉瑜
(大連理工大學(xué)海洋能源利用與節(jié)能教育部重點實驗室遼寧大連116023)
摘要天然氣水合物在資源和環(huán)境上的重要性．已引起世界各國的高度關(guān)注。目前實驗室采用多種檢測及分析技術(shù)對天
然氣水合物進(jìn)行研究．取得了一系列研究成果。光學(xué)檢測可應(yīng)用于非沉積物的水合物實驗；電阻法將在研究水合物成核機(jī)理
中發(fā)揮重要作用；溫壓法、超聲檢測、TDR及CT技術(shù)也可有效地檢測水合物的生成與分解過程：衍射法、拉曼光譜及核磁共振
可用于確定水合物晶體結(jié)構(gòu)：DSC則為研究水合物的分解行為提供了新思路。
關(guān)鍵詞天然氣水合物衍射拉曼光譜核磁共振
中圖分類號：TE648 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672—9064(2010)04—0009—03
天然氣水合物作為本世紀(jì)極具開發(fā)前景的能源．已引起
世界各國的高度關(guān)注．目前天然氣水合物的研究主要涉及油
氣管道流動保障、能源開采、氣體儲運、地質(zhì)災(zāi)害和氣候變化
等方面?．而模擬實驗研究，作為天然氣水合物開發(fā)利用的
基礎(chǔ)，已成為全球研究的熱點。
隨著天然氣水合物研究的不斷深入，水合物模擬實驗也
得到了不斷完善。實驗室采用多種檢測與分析技術(shù)對水合
物的結(jié)構(gòu)、物理化學(xué)性質(zhì)以及形成與分解的熱動力學(xué)規(guī)律等
問題進(jìn)行研究．取得了一系列研究成果。
1天然氣水合物的實驗檢測技術(shù)
目前．檢測水合物形成與分解過程的技術(shù)主要有溫壓
法、光學(xué)檢測、超聲檢測、電阻法和時域反射技術(shù)等。
1．1溫壓法
溫壓法是通過分析實驗中反應(yīng)釜內(nèi)溫度、壓力等的變
化．來檢測水合物的生成與分解．確定天然氣水合物相平衡
條件的方法。溫壓法對溫度、壓力的控制精度和測量精度要
求較高，實驗所需時間較長。國內(nèi)#l-qtl多院校及研究機(jī)構(gòu)利
用溫壓法做了水合物相平衡的相關(guān)實驗。
1．2光學(xué)檢測
光學(xué)檢測主要利用光纖傳感器等．探測水合物形成與分
解過程中光的通過率．從而測定水合物的相態(tài)。光學(xué)檢測要
求反應(yīng)釜是耐高壓的透明材料(如藍(lán)寶石)或帶有視孔，且
反應(yīng)體系清晰可辨．以便觀察水合物的生成與分解．確定水
合物的相平衡數(shù)據(jù)。2002年業(yè)渝光等人在純水中進(jìn)行了甲
烷水合物試驗[2】．發(fā)現(xiàn)溫度降到一定值時。光通過率綜合值
突然降低，水合物大量生成。升高溫度到一定值時．光通過率
綜合值開始上升．水合物開始分解。
圖1所示為中國石油大學(xué)油氣藏流體相態(tài)重點研究室
自行設(shè)計的藍(lán)寶石水合物反應(yīng)釜[3】。為了模擬真實環(huán)境下的
天然氣水合物。需采用水、砂等混合物，因其不透明，光學(xué)檢
測將受到制約。
1．3超聲檢測
作者簡介：姚蕾(1984，)．女，遼寧大連市人，在讀碩士研究生。
2010．No．4
超聲檢測是根據(jù)
實測的聲學(xué)參數(shù)(如
聲速、頻率、幅度)來
反演水合物相態(tài)信息
的檢測手段．張劍等
人?的實驗表明．在純
水體系中．聲速的變
化主要受溫度制約．
和水合物生成與否無
明顯關(guān)系：在松散沉
積物體系中．聲速和
系統(tǒng)主頻的變化可靈
敏地反映水合物的生
圖l 藍(lán)寶石反應(yīng)釜水合物實驗裝置
成和分解；在巖心體系中，隨著水合物的生成，縱、橫波速度
隨著孔隙度的減小而增大．縱波幅度的衰減隨著孔隙度的減
小而減小。2008年中國石油大學(xué)的張衛(wèi)東等人[5]對不同水合
物飽和度下的填砂模型進(jìn)行了聲速測量．實驗系統(tǒng)如圖2所
示．考慮水合物的膠
結(jié)作用對聲速的影
響．引入表觀巖石骨
架速度的概念．建立
了威利時均方程在水
合物層的修正模型。
實驗結(jié)果表明．水合
物在形成過程中填充
■p●曩
田2超聲檢測法實驗系統(tǒng)示意圖
了地層沉積顆粒之間的孔隙．增強了地層的膠結(jié)質(zhì)量．導(dǎo)致
水合物地層中聲速提高，實驗與理論模型吻合較好．為水合
物沉積層的聲波測井解釋提供了依據(jù)。
1．4電阻法
水合物的形成過程是～個成核一微晶一結(jié)晶一聚集的
過程。電阻法在測量成核一微晶過程中是一種較為可靠的方
法。它通過測量體系內(nèi)離子或物理參數(shù)的變化對水合物生成
萬方數(shù)據(jù) 。

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