多孔介质内气体运移条件下水合物生成特性

发布时间：2021-11-22 05:17

　　天然气水合物是一种资源储量巨大的新型清洁能源,广泛存在于海底陆坡和高原冻土中,水合物开采是多孔介质内伴随相变和多相运移的复杂过程。同时,开采过程中运移的气体在孔隙内生成或二次生成水合物,形成气体运移障碍,影响水合物开采效率。本文针对海底沉积层内的无水合物区域（气-水体系）和水合物区域（气-水-水合物体系）,利用核磁共振（MRI）可视化实验系统和数值模拟软件,研究了多孔介质内气体运移条件下水合物生成和二次生成特性及其影响因素,提出水合物二次生成的抑制方法,对预防水合物二次生成、提高水合物开采效率具有重要价值。针对气-水体系气体运移条件下的水合物生成特性,本文探究了气体运移方向、运移速率和孔隙水饱和度对水合物生成和分布的影响机制,发现了气体运移对孔隙内气-水传质的强化作用,可提高孔隙水转化率1.5-2.1倍,并且气体运移方向影响孔隙水纵向分布。水合物初始成核方式影响多孑孔介质内水合物生成速率、生长方式和分布特点。当水合物的成核方式为瞬时成核,水合物生成速率较高,水合物生长方向由反应釜壁向中部扩展,并且在多孔介质内呈局部聚集的特点。而水合物生成的成核方式为过程成核时,水合物生成速率较慢,生成... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：151 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．１世界能源消费图??Ｆｉｇ．?１．?１?Ｗｏｒｌｄ?ｅｎｅｒｇｙ?ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ??

分子是甲烷，并且在天然气水合物中，主要的客体分子也是甲烷，因此，天然气水合物??通常也被称作甲烷水合物。根据水合物的中水分子的空间分布特征可以将水合物晶体分??为Ｉ型、ＩＩ型和Ｈ型，如图１．３所示。Ｉ型水合物晶胞为体心立方结构，包含４６个水分子，??有２个小孔穴和６个大孔穴组成。小孔穴为五边形十二面体（５１２），大孔穴１２个五边形??－２?－??

？?ＤｒｉｌｌｉｎｇｅｘｐｅｄＳｔｊｏｎ＊．?：｜｜｜：ｊ：：：：：ａ?ＡＮＴＡＲＣＴＩＣＡ??图１．２世界范围内天然气水合物分布［２］??Ｆｉｇ．?１．?２?Ｇａｓ?ｈｙｄｒａｔｅ?ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ＾２＾??ｕ天然气水合物资源及开采意义??天然气水合物是由天然气客体分子（甲烷、乙烷等）与水分子组成的白色冰状物质，??因此被称作“可燃冰”。天然气水合物中，水分子作为主体分子形成一种空间点阵结构，??气体分子作为客体分子填充于点阵间的晶穴之中。由于主体分子与客体分子之间没有连??接的化学键，而是以范德华力相互作用，因此天然气水合物没有严格的化学计量式，通??常以Ｍ＊ｎＨ２０表示，其中Ｍ代表客体分子。在自然环境中，形成水合物最常见的客体??分子是甲烷，并且在天然气水合物中，主要的客体分子也是甲烷，因此，天然气水合物??通常也被称作甲烷水合物。根据水合物的中水分子的空间分布特征可以将水合物晶体分??为Ｉ型、ＩＩ型和Ｈ型，如图１．３所示。Ｉ型水合物晶胞为体心立方结构，包含４６个水分子，??有２个小孔穴和６个大孔穴组成。小孔穴为五边形十二面体（５１２）


本文编号：3511015