水合物对多孔介质渗透性影响的实验研究

发布时间：2020-10-21 02:26

　　 当今世界能源短缺、环境恶化。我国正处于高速发展期,对能源的需求量与日俱增,同时由于经济发展对自然生态环境造成了比较严重的破坏,我国面临着巨大的环境压力,因此寻求高效、清洁能源成为我们面临的迫切任务。甲烷水合物储量大、能量密度高、燃烧清洁,被认为是21世纪最具开发前景的能源,对甲烷水合物展开全面而具体的研究具有重要的理论和现实意义。 本文搭建了实验室模拟多孔介质中水合物生成实验平台,进行了多孔介质中水合物生成实验。研究了多孔介质中水合物饱和度的确定与控制方法,认为在实验室条件下定容生成水合物的饱和度与初始压力有较大关系。开发了一套用于测量含甲烷水合物多孔介质渗透性的实验装置。研究了多孔介质孔隙度与渗透率的关系。用BZ-01、BZ-02玻璃砂模拟多孔介质进行了渗透率测量实验,采用定容法合成甲烷水合物,以蒸馏水为介质测试了不同甲烷水合物饱和度下多孔介质渗透率的变化情况。结果表明,多孔介质中甲烷水合物的存在会导致其渗透率急剧下降,饱和度-渗透率曲线呈指数分布。根据实验数据拟合出了渗透率随饱和度变化的经验公式,并将实验数据与渗透率模型进行了比较,实验结果与水合物占据毛细管中心的平行毛细管模型的预测结果基本一致。
【学位单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2010
【中图分类】：P744.4
【部分图文】：

如果小于0.76，分子之间的吸引力太小，不能稳定空腔;如果大于1，客体分子进入了空腔，则空腔必发生扭曲，导致结构不稳定。三种结构晶体中共有5种不同的空腔结构[4]，见图1.1。以上提到的三种水合物结构就是由这五种空腔结构中的一种或几种堆积而成的。I型结构水合物为立方晶体结构，它在自然界中分布最广泛，能容纳甲烷、乙烷、氮气、二氧化碳、硫化氢、氧气等小分子气体。I型结构水合物的单元晶胞由46个水分子组成，晶胞常数为1.2Onm。在它中间有8个能够容纳气体分子的空腔。这8个空腔包含2个5’2型小空腔和6个5’2扩型大空腔(结构见图1.1);小劲空是由12个正五角形构成，形状近似球状，由二十个水分子在离空腔中心 0.395nm处围绕而成。如果把水分子的尺寸(二0.14nm)考虑进去，那么容纳气体的空腔的半径只为0.255nm，这些小空腔只能容纳分子直径小于0.5llun的组分。大空腔的配位数为24，每一个大空腔都由两个对置的六角形和在它们中间排列的12个五角形构成。大空腔是略为压扁的十四面体，形状更近似于椭圆体。24个水分子中有8个距离空腔中心的距离为o.37nm

三种气体水合物结构单元的组成

达西实验装置示意图
【参考文献】

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本文编号：2849500