层状石英砂中甲烷水合物形成及分布实验研究
发布时间：2021-11-26 09:49
天然气水合物作为一种清洁能源,广泛存在于冻土区和海底深处。通过对全球多处天然气水合物赋存区域的钻孔资料调查,结果表明,天然气水合物赋存区域的地层结构具有垂向分层分布的特点,并且垂向上不同地质层中的天然气水合物赋存状况也存在着差异。本文以四种粒径大小的天然石英砂作为多孔介质,两两组合成不同的具有双层结构和均匀结构的石英砂体系,在相同的初始温度和压力条件下进行甲烷水合物的形成实验,以研究石英砂粒径大小对甲烷水合物形成和分布的影响以及不同层状结构石英砂中甲烷水合物的形成过程及分布特征,本实验研究的主要研究内容和结果如下:在层状石英砂中,以上覆层作为研究对象,在相同粒径上覆层,以不同粒径石英砂作为下垫层的层状结构中,下垫层石英砂粒径的改变对上部石英砂中甲烷水合物形成影响非常大,其中以上部粒径为0.51mm的层状石英砂影响最大,且该层状结构更有利于上部石英砂中甲烷水合物的赋存,而以0.0750.5mm石英砂作为上部的层状石英砂中,下垫层石英砂粒径对上部石英砂中甲烷水合物的形成影响最小,但不利上部石英砂中甲烷水合物的赋存;以下垫层为研究对象,在相同粒径石...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
气体水合物三种主要分子结构[2]
人们在阿拉斯加和加拿大麦肯齐三角洲等地区陆续发现了天然气水合物矿藏。随着美国、印度、加拿大等一些国家进一步开展了关于天然气水合物矿床的一系列研究[10]，由此关于天然气水合物的研究进入了快速发展时期。虽然我国关于天然气水合物的研究开展较晚，但在2017年，在我国南海北部神狐海域成功试开采出了天然气水合物，此举打破了多项世界记录[11]，这表明尽管我国关于天然气水合物的研究起步较晚，依然可以取得巨大成就[12]，奠定了我国在天然气水合物研究领域地位，一举成为与美国并列最重要的两个国家[13]。图1.2实验室制备的甲烷水合物及其燃烧Fig.1.2Preparationandcombustionofmethanehydrateinlaboratory随着现代社会科技文明的进步，人类日益增长的能源需求与能源总量之间的矛盾逐渐加深，同时全球气候的变暖，天然气水合物在地层中的储存状态有可能会变得不稳定，因此使得世界各国对天然气水合物的勘测、开采兴趣逐渐加大。根据目前关于天然气水合物的勘测资料发现，天然气水合物在地球上的分布十分广泛(见图1.3)，据估测目前全球天然气水合物的赋存量是石油、天然气和煤炭等化石能源总储量的两倍[14,15]，且其具有较高的能量密度和燃烧清洁的特点，因此也被许多国家认为未来可以成为污染较大的化石能源的理想替代品[16]。随着科技的进步以及各个国家的重视，天然气水合物技术的研究也取得了突飞猛进的进展，首先是在对天然气水合物的勘测技术领域，目前主要勘探手段有高精度地震勘探技术、地球物理测井技术、地球化学勘探技术、遥感探测技术、音频大地电磁探测技术和超深探地雷达技术[17]；其次是在天然气水合物的开采技术方面，传统的开采方法主要有热激发开采、减压开采及化学试剂注入开采；随着研究的深入与科技的发
硕士学位论文3本、加拿大等少数国家也有天然气水合物开采区[19]。由此可见天然气水合物的研究仍需进一步深入进行，以期天然气水合物能够在全球范围内为人类提供稳定的能源供给。图1.3全球范围内天然气水合物分布[19]Fig.1.3Globaldistributionofnaturalgashydrate随着研究的深入，关于陆域天然气水合物的研究也在深入。研究发现冻土区可以为天然气水合物的形成提供良好条件，进而逐渐成为了人们研究的重点。目前发现的陆域天然气水合物赋存区域有加拿大的MackenzieDelta、阿拉斯加NorthSlope以及俄罗斯西伯利亚等地区[20,21,22]，我国的多年冻土区集中区域有东北多年冻土区、青藏高原多年冻土区。调查发现我国青藏高原冻土区的温度条件、地质条件都可以为天然气水合物的形成提供很好的环境[23,24]，而且早期通过简单的勘测发现青藏高原冻土区的一些地方存在着地球地理、地球化学异常的现象[25]，这引起了国内学者的广泛关注，使得关于青藏高原冻土区天然气水合物的勘测得到进一步的深入，目前大量资料显示在我国的青藏高原冻土带有很大的可能赋存着大量的天然气水合物，并估测其储量约为1.2~2.4×1014m3。吴青柏[26]等通过钻探、地球物理测井和气体地球化学研究等手段发现，在昆仑山垭口盆地地层250m深度以下的岩层多个区域中都存在着气体释放异常的现象，这一现象是符合天然气水合物分解间歇性释放特征，同时对释放气体的地层处的侧向电阻率以及声波波速进行监测发现了明显增大的现象，这更进一步的为青藏高原冻土区天然气水合物赋存提供了强有力的证据。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高压流动体系CO2水合物生长动力学特性[J]. 左江伟,岳铭亮,吕晓方,周诗岽,赵会军,王树立. 科学技术与工程. 2019(20)
[2]多孔介质内甲烷水合物生成动力学研究[J]. 王山榕,刘卫国,杨明军,宋永臣. 热科学与技术. 2019(03)
[3]中美天然气水合物研究对比[J]. 景民昌,张芹,唐弟官,路静. 当代化工. 2019(05)
[4]陆域冻土区天然气水合物的勘探技术方法研究[J]. 张宝强. 科技视界. 2019(11)
[5]油水体系内水合物的生成:温度、压力和搅拌速率影响[J]. 宋光春,施政灼,李玉星,王武昌,赵鹏飞,姜凯,姚淑鹏. 化工进展. 2019(03)
[6]世界天然气水合物钻探历程与试采进展[J]. 张炜,邵明娟,姜重昕,田黔宁. 海洋地质与第四纪地质. 2018(05)
[7]全球天然气水合物勘查试采研究现状及发展趋势[J]. 王淑玲,孙张涛. 海洋地质前沿. 2018(07)
[8]CT图像法观测不同粒径多孔介质中水合物分布[J]. 李晨安,李承峰,刘昌岭,邢兰昌. 核电子学与探测技术. 2018(04)
[9]多孔介质与SDS复配体系中天然气水合物生成过程分析[J]. 刘志明,商丽艳,潘振,孙秀丽,王喆,侯朋朋. 化工进展. 2018(06)
[10]不同粒度沉积物介质对气体水合物成核的影响[J]. 张保勇,周莉红,刘昌岭,张强,吴强,吴琼,刘传海. 天然气工业. 2018(05)
硕士论文
[1]定水头非饱和层状土水分运移特征研究[D]. 宋词.成都理工大学 2014
本文编号：3519900
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
气体水合物三种主要分子结构[2]
人们在阿拉斯加和加拿大麦肯齐三角洲等地区陆续发现了天然气水合物矿藏。随着美国、印度、加拿大等一些国家进一步开展了关于天然气水合物矿床的一系列研究[10]，由此关于天然气水合物的研究进入了快速发展时期。虽然我国关于天然气水合物的研究开展较晚，但在2017年，在我国南海北部神狐海域成功试开采出了天然气水合物，此举打破了多项世界记录[11]，这表明尽管我国关于天然气水合物的研究起步较晚，依然可以取得巨大成就[12]，奠定了我国在天然气水合物研究领域地位，一举成为与美国并列最重要的两个国家[13]。图1.2实验室制备的甲烷水合物及其燃烧Fig.1.2Preparationandcombustionofmethanehydrateinlaboratory随着现代社会科技文明的进步，人类日益增长的能源需求与能源总量之间的矛盾逐渐加深，同时全球气候的变暖，天然气水合物在地层中的储存状态有可能会变得不稳定，因此使得世界各国对天然气水合物的勘测、开采兴趣逐渐加大。根据目前关于天然气水合物的勘测资料发现，天然气水合物在地球上的分布十分广泛(见图1.3)，据估测目前全球天然气水合物的赋存量是石油、天然气和煤炭等化石能源总储量的两倍[14,15]，且其具有较高的能量密度和燃烧清洁的特点，因此也被许多国家认为未来可以成为污染较大的化石能源的理想替代品[16]。随着科技的进步以及各个国家的重视，天然气水合物技术的研究也取得了突飞猛进的进展，首先是在对天然气水合物的勘测技术领域，目前主要勘探手段有高精度地震勘探技术、地球物理测井技术、地球化学勘探技术、遥感探测技术、音频大地电磁探测技术和超深探地雷达技术[17]；其次是在天然气水合物的开采技术方面，传统的开采方法主要有热激发开采、减压开采及化学试剂注入开采；随着研究的深入与科技的发
硕士学位论文3本、加拿大等少数国家也有天然气水合物开采区[19]。由此可见天然气水合物的研究仍需进一步深入进行，以期天然气水合物能够在全球范围内为人类提供稳定的能源供给。图1.3全球范围内天然气水合物分布[19]Fig.1.3Globaldistributionofnaturalgashydrate随着研究的深入，关于陆域天然气水合物的研究也在深入。研究发现冻土区可以为天然气水合物的形成提供良好条件，进而逐渐成为了人们研究的重点。目前发现的陆域天然气水合物赋存区域有加拿大的MackenzieDelta、阿拉斯加NorthSlope以及俄罗斯西伯利亚等地区[20,21,22]，我国的多年冻土区集中区域有东北多年冻土区、青藏高原多年冻土区。调查发现我国青藏高原冻土区的温度条件、地质条件都可以为天然气水合物的形成提供很好的环境[23,24]，而且早期通过简单的勘测发现青藏高原冻土区的一些地方存在着地球地理、地球化学异常的现象[25]，这引起了国内学者的广泛关注，使得关于青藏高原冻土区天然气水合物的勘测得到进一步的深入，目前大量资料显示在我国的青藏高原冻土带有很大的可能赋存着大量的天然气水合物，并估测其储量约为1.2~2.4×1014m3。吴青柏[26]等通过钻探、地球物理测井和气体地球化学研究等手段发现，在昆仑山垭口盆地地层250m深度以下的岩层多个区域中都存在着气体释放异常的现象，这一现象是符合天然气水合物分解间歇性释放特征，同时对释放气体的地层处的侧向电阻率以及声波波速进行监测发现了明显增大的现象，这更进一步的为青藏高原冻土区天然气水合物赋存提供了强有力的证据。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高压流动体系CO2水合物生长动力学特性[J]. 左江伟,岳铭亮,吕晓方,周诗岽,赵会军,王树立. 科学技术与工程. 2019(20)
[2]多孔介质内甲烷水合物生成动力学研究[J]. 王山榕,刘卫国,杨明军,宋永臣. 热科学与技术. 2019(03)
[3]中美天然气水合物研究对比[J]. 景民昌,张芹,唐弟官,路静. 当代化工. 2019(05)
[4]陆域冻土区天然气水合物的勘探技术方法研究[J]. 张宝强. 科技视界. 2019(11)
[5]油水体系内水合物的生成:温度、压力和搅拌速率影响[J]. 宋光春,施政灼,李玉星,王武昌,赵鹏飞,姜凯,姚淑鹏. 化工进展. 2019(03)
[6]世界天然气水合物钻探历程与试采进展[J]. 张炜,邵明娟,姜重昕,田黔宁. 海洋地质与第四纪地质. 2018(05)
[7]全球天然气水合物勘查试采研究现状及发展趋势[J]. 王淑玲,孙张涛. 海洋地质前沿. 2018(07)
[8]CT图像法观测不同粒径多孔介质中水合物分布[J]. 李晨安,李承峰,刘昌岭,邢兰昌. 核电子学与探测技术. 2018(04)
[9]多孔介质与SDS复配体系中天然气水合物生成过程分析[J]. 刘志明,商丽艳,潘振,孙秀丽,王喆,侯朋朋. 化工进展. 2018(06)
[10]不同粒度沉积物介质对气体水合物成核的影响[J]. 张保勇,周莉红,刘昌岭,张强,吴强,吴琼,刘传海. 天然气工业. 2018(05)
硕士论文
[1]定水头非饱和层状土水分运移特征研究[D]. 宋词.成都理工大学 2014
本文编号：3519900
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