二氧化碳置换甲烷水合物微观实验研究
发布时间：2021-06-10 08:38
天然气水合物作为一种新型能源,具有储量丰富、燃烧值高以及污染小等优点,被誉为二十一世纪最具有商业开采价值的新能源。目前,天然气水合物传统的开采方法有降压法、热激发和化学试剂法,而这些开采方法极易造成水合物赋存区地层失稳,造成海底滑坡等自然灾害。CO2置换法开采水合物是一种新的开采技术,不但可以实现水合物的开采,还可以同时将温室气体CO2以水合物的形式埋藏于海底,同时该方法还能减小地质灾害的风险,因此,CO2置换CH4水合物方法的研究具有重要的科学和现实意义。本文以拉曼原位观测透明石英高压腔中CO2置换CH4水合物过程为研究对象,分析置换机理,研究温度、压力等因素对置换效率的影响。首先建立拉曼光谱与纯水溶液中溶解CH4气体浓度、溶解CO2气体浓度的定量关系,进行进行CO2-CH4混合气体水合物生长-溶解平衡实验,分析不同温压条件下CH4、CO2在水合物、液相中的变化趋势,最终完成微观毛细管内CO2置换CH4水合物实验,分析其置换机理及置换影响因素。并在宏观反应釜中进行沉积物中进行CO2置换CH4水合物置换实验,分析温度、压力条件对置换效率的影响并用拉曼观测CH4和CO2在沉积物中垂向分布...
【文章来源】：中国地质大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：96 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
作者简介
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
§1.1 选题背景
§1.2 研究进展及存在问题
1.2.1 天然气水合物基本性质
1.2.2 天然气水合物实验模拟与测试技术
1.2.3 CO_2置换CH_4水合物研究进展
1.2.4 CO_2置换开采CH_4水合物微观机理研究
§1.3 研究内容及意义
1.3.1 研究内容
1.3.2 研究意义
§1.4 论文主要成果与创新点
第二章 拉曼光谱原位观测含水合物微型高压毛细管技术与方法
§2.1 气体水合物拉曼光谱原位监测微型高压毛细管装置
§2.2 拉曼原位观测CH_4-CO_2混合气体水合物实验装置
2.2.1 装置简介
2.2.2 制样过程
§2.3 微型高压毛细管内CO_2置换CH_4水合物实验装置
2.3.1 装置简介
2.3.2 制样过程
第三章 拉曼定量因子测定
§3.1 CH_4相对定量因子测定
§3.2 CO_2相对定量因子测定
§3.3 CH_4水合物-水两相平衡时CH_4浓度测定
3.3.1 实验步骤
3.3.2 结果分析
§3.4 本章小结
第四章 拉曼原位观测CH_4-CO_2混合气体水合物聚散规律
§4.1 不同温度下混合气体水合物各组分浓度
4.1.1 实验过程
4.1.2 结果分析
§4.2 混合气体水合物中CH_4及CO_2分配系数
§4.3 孔穴占有率及水合指数
§4.4 本章小结
第五章 微观高压毛细管内CO_2置换CH_4水合物
§5.1 实验步骤与方法
5.1.1 样品的准备
5.1.2 实验步骤
§5.2 实验结果分析
5.2.1 置换实验置换机理研究
5.2.2 置换实验影响因素研究
§5.3 本章小结
第六章 沉积物中CO_2置换CH_4水合物实验
§6.1 实验装置
§6.2 实验步骤与方法
6.2.1 实验材料
6.2.2 实验步骤
6.2.3 数据处理方法
6.3 实验结果分析
6.3.1 CO_2置换CH_4水合物影响因素研究
6.3.2 拉曼观测沉积物中CH_4、CO_2垂向分布特征
§6.4 本章小结
第七章 结论
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]孔隙水中硫酸根和甲烷的拉曼定量分析可行性研究[J]. 田陟贤,张鑫,刘昌龄,孟庆国,栾振东,阎军. 环境科学与技术. 2014(07)
[2]Gas hydrate formation in fine sand[J]. ZANG XiaoYa,LIANG DeQing,WU NengYou. Science China（Earth Sciences）. 2013(04)
[3]显微激光拉曼光谱原位观测甲烷水合物生成与分解的微观过程[J]. 刘昌岭,业渝光,孟庆国,吕万军,王菲菲. 光谱学与光谱分析. 2011(06)
[4]饱和粗砂、粉土内甲烷水合物形成与分解过程中的水分迁移规律[J]. 张鹏,吴青柏,王英梅. 地球物理学报. 2011(04)
[5]甲烷水合物分解过程原位激光拉曼光谱观测[J]. 孟庆国,刘昌岭,业渝光,夏宁. 天然气工业. 2010(06)
[6]青海祁连山冻土区天然气水合物的气体成因研究[J]. 卢振权,祝有海,张永勤,文怀军,李永红,贾志耀,王平康,李清海. 现代地质. 2010(03)
[7]祁连山冻土区天然气水合物及其基本特征[J]. 祝有海,张永勤,文怀军,卢振权,王平康. 地球学报. 2010(01)
[8]Gas Hydrates in the Qilian Mountain Permafrost, Qinghai, Northwest China[J]. ZHU Youhai1, , ZHANG Yongqin2, WEN Huaijun3, LU Zhenquan1, JIA Zhiyao3, LI Yonghong3, LI Qinghai3, LIU Changling4, WANG Pingkang1 and GUO Xingwang1 1 Institute of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037, China 2 Institute of Exploration Techniques, Chinese Academy of Geological Sciences, Langfang, Hebei 510075, China 3 Qinghai No.105 Coal Geological Exploration Team, Xi’ning, Qinghai 810007, China 4 Qingdao Institute of Marine Geology, China Geological Survey, Qingdao, Shandong 266071, China. Acta Geologica Sinica（English Edition）. 2010(01)
[9]中国海域天然气水合物勘探研究新进展[J]. 张树林. 天然气工业. 2008(01)
[10]不同压力下Ⅰ型甲烷水合物拉曼光谱[J]. 伍向阳,段体玉,杨伟,孙樯. 岩石学报. 2008(01)
本文编号：3222057
【文章来源】：中国地质大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：96 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
作者简介
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
§1.1 选题背景
§1.2 研究进展及存在问题
1.2.1 天然气水合物基本性质
1.2.2 天然气水合物实验模拟与测试技术
1.2.3 CO_2置换CH_4水合物研究进展
1.2.4 CO_2置换开采CH_4水合物微观机理研究
§1.3 研究内容及意义
1.3.1 研究内容
1.3.2 研究意义
§1.4 论文主要成果与创新点
第二章 拉曼光谱原位观测含水合物微型高压毛细管技术与方法
§2.1 气体水合物拉曼光谱原位监测微型高压毛细管装置
§2.2 拉曼原位观测CH_4-CO_2混合气体水合物实验装置
2.2.1 装置简介
2.2.2 制样过程
§2.3 微型高压毛细管内CO_2置换CH_4水合物实验装置
2.3.1 装置简介
2.3.2 制样过程
第三章 拉曼定量因子测定
§3.1 CH_4相对定量因子测定
§3.2 CO_2相对定量因子测定
§3.3 CH_4水合物-水两相平衡时CH_4浓度测定
3.3.1 实验步骤
3.3.2 结果分析
§3.4 本章小结
第四章 拉曼原位观测CH_4-CO_2混合气体水合物聚散规律
§4.1 不同温度下混合气体水合物各组分浓度
4.1.1 实验过程
4.1.2 结果分析
§4.2 混合气体水合物中CH_4及CO_2分配系数
§4.3 孔穴占有率及水合指数
§4.4 本章小结
第五章 微观高压毛细管内CO_2置换CH_4水合物
§5.1 实验步骤与方法
5.1.1 样品的准备
5.1.2 实验步骤
§5.2 实验结果分析
5.2.1 置换实验置换机理研究
5.2.2 置换实验影响因素研究
§5.3 本章小结
第六章 沉积物中CO_2置换CH_4水合物实验
§6.1 实验装置
§6.2 实验步骤与方法
6.2.1 实验材料
6.2.2 实验步骤
6.2.3 数据处理方法
6.3 实验结果分析
6.3.1 CO_2置换CH_4水合物影响因素研究
6.3.2 拉曼观测沉积物中CH_4、CO_2垂向分布特征
§6.4 本章小结
第七章 结论
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]孔隙水中硫酸根和甲烷的拉曼定量分析可行性研究[J]. 田陟贤,张鑫,刘昌龄,孟庆国,栾振东,阎军. 环境科学与技术. 2014(07)
[2]Gas hydrate formation in fine sand[J]. ZANG XiaoYa,LIANG DeQing,WU NengYou. Science China（Earth Sciences）. 2013(04)
[3]显微激光拉曼光谱原位观测甲烷水合物生成与分解的微观过程[J]. 刘昌岭,业渝光,孟庆国,吕万军,王菲菲. 光谱学与光谱分析. 2011(06)
[4]饱和粗砂、粉土内甲烷水合物形成与分解过程中的水分迁移规律[J]. 张鹏,吴青柏,王英梅. 地球物理学报. 2011(04)
[5]甲烷水合物分解过程原位激光拉曼光谱观测[J]. 孟庆国,刘昌岭,业渝光,夏宁. 天然气工业. 2010(06)
[6]青海祁连山冻土区天然气水合物的气体成因研究[J]. 卢振权,祝有海,张永勤,文怀军,李永红,贾志耀,王平康,李清海. 现代地质. 2010(03)
[7]祁连山冻土区天然气水合物及其基本特征[J]. 祝有海,张永勤,文怀军,卢振权,王平康. 地球学报. 2010(01)
[8]Gas Hydrates in the Qilian Mountain Permafrost, Qinghai, Northwest China[J]. ZHU Youhai1, , ZHANG Yongqin2, WEN Huaijun3, LU Zhenquan1, JIA Zhiyao3, LI Yonghong3, LI Qinghai3, LIU Changling4, WANG Pingkang1 and GUO Xingwang1 1 Institute of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037, China 2 Institute of Exploration Techniques, Chinese Academy of Geological Sciences, Langfang, Hebei 510075, China 3 Qinghai No.105 Coal Geological Exploration Team, Xi’ning, Qinghai 810007, China 4 Qingdao Institute of Marine Geology, China Geological Survey, Qingdao, Shandong 266071, China. Acta Geologica Sinica（English Edition）. 2010(01)
[9]中国海域天然气水合物勘探研究新进展[J]. 张树林. 天然气工业. 2008(01)
[10]不同压力下Ⅰ型甲烷水合物拉曼光谱[J]. 伍向阳,段体玉,杨伟,孙樯. 岩石学报. 2008(01)
本文编号：3222057
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