介质孔隙中水合物形成与分解机制研究
发布时间：2022-08-11 20:41
2017年5月我国在南海神狐海域成功试采天然气水合物,开启了天然气水合物开采应用的新篇章。目前,天然气水合物未实现商业开采,其在自然界中的形成与分解机制仍未明确。实验模拟研究介质孔隙内水合物的形成与分解机制对于实现水合物成藏识别及资源化利用具有重要意义。本文采用显微观测法研究了受限空间内四丁基溴化铵（TBAB）水合物的生长过程,探索了溶液浓度和管径尺寸对TBAB水合物形貌的影响规律。在受限空间的基础上,引入砂质,本文探索了TBAB水合物在砂质表面的生长方式以及多次形成-分解循环过程中颗粒运移程度。结果表明,受限空间内TBAB水合物晶体形貌发生显著的变化。受曲面影响,TBAB水合物晶体呈球形生长,增大管径后,随着曲度的减小,TBAB水合物晶体呈球形和柱形结合状生长,晶体生长速率随管径的增加而增大,为3.1×10-2~3.8×10-2μL/s。引入砂质后,研究发现,TBAB水合物先呈覆盖或在间隙内呈悬浮状生长,再转变为胶结状生长,水合物反复形成与分解过程可有效保障地层稳定性。同时,本文引入甲烷（CH4）和丙烷（C3...
【文章页数】：156 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
符号表
第一章 绪论
1.1 笼型水合物
1.1.1 气体/半笼型水合物
1.1.2 自然界中的水合物
1.2 介质孔隙中水合物形成机制研究进展
1.2.1 水合物生长形貌及赋存规律研究
1.2.2 水合物生长动力学研究
1.3 介质孔隙中水合物分解机制研究进展
1.3.1 水合物分解形貌研究
1.3.2 水合物分解动力学研究
1.4 拉曼光谱法水合物晶型分析
1.5 本课题研究内容及创新点
1.5.1 研究内容
1.5.2 创新点
第二章 受限空间内TBAB水合物的晶体形貌及生长研究
2.1 实验部分
2.1.1 实验材料
2.1.2 实验仪器
2.1.3 实验方法与步骤
2.2 结果分析与讨论
2.2.1 浓度对TBAB水合物生长的影响
2.2.2 管径对TBAB水合物生长的影响
2.2.3 砂质对TBAB水合物生长的影响
2.2.4 受限空间TBAB水合物的笼型特征
2.3 本章小结
第三章 介质孔隙中CH_4-C_3H_8水合物的生长与分解实验研究
3.1 实验部分
3.1.1 实验材料
3.1.2 实验仪器
3.1.3 实验方法与步骤
3.2 结果分析与讨论
3.2.1 介质孔隙中CH_4-C_3H_8水合物赋存规律
3.2.2 介质孔隙中CH_4-C_3H_8水合物特征
3.2.3 介质孔隙中分解气孔特征
3.2.4 盐溶液对介质孔隙中CH_4-C_3H_8水合物的影响
3.3 本章小结
第四章 介质孔隙中CH_4-C_3H_8水合物笼型特征分析
4.1 实验部分
4.1.1 实验材料
4.1.2 实验仪器
4.1.3 实验方法与步骤
4.2 结果分析与讨论
4.2.1 砂质-纯水体系CH_4-C_3H_8水合物晶型
4.2.2 砂质-盐溶液体系CH_4-C_3H_8水合物晶型
4.2.3 介质孔隙中CH_4-C_3H_8水合物占笼率及水合数分析
4.3 本章小结
第五章 介质孔隙中CH_4-C_3H_8水合物生长与分解动力学研究
5.1 实验部分
5.1.1 实验材料
5.1.2 实验仪器
5.1.3 实验方法与步骤
5.2 结果分析与讨论
5.2.1 细砂-盐溶液CH_4-C_3H_8水合物生长动力学
5.2.2 细砂-盐溶液CH_4-C_3H_8水合物分解动力学
5.3 本章小结
结论与展望
参考文献
附录
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光拉曼光谱在气体水合物研究中的应用[J]. 付娟,吴能友,卢海龙,邬黛黛,苏秋成. 光谱学与光谱分析. 2015(11)
[2]青海聚乎更钻探区天然气水合物拉曼光谱特征[J]. 孟庆国,刘昌岭,李承峰,贺行良,王菲菲,卢振权,文怀军,李永红,王伟超. 现代地质. 2015(05)
[3]沉积物孔隙空间天然气水合物微观分布观测[J]. 胡高伟,李承峰,业渝光,刘昌岭,张剑,刁少波. 地球物理学报. 2014(05)
[4]天然气水合物拉曼光谱研究进展[J]. 刘昌岭,李承峰,孟庆国. 光散射学报. 2013(04)
[5]南海北部神狐海域天然气水合物成藏演化分析研究[J]. 苏正,曹运诚,杨睿,吴能友,杨胜雄,王宏斌. 地球物理学报. 2012(05)
[6]中国冻土区天然气水合物调查研究[J]. 张洪涛,祝有海. 地质通报. 2011(12)
[7]南海神狐海域及祁连山冻土区天然气水合物的拉曼光谱特征[J]. 刘昌岭,业渝光,孟庆国,卢振权,祝有海,刘坚,杨胜雄. 化学学报. 2010(18)
[8]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)
[9]海域天然气水合物的地震研究进展[J]. 吴志强,文丽,童思友,闫桂京. 地球物理学进展. 2007(01)
[10]笼状水合物拉曼光谱特征与结构水合数的耦合关系[J]. 雷怀彦,官宝聪,刘建辉,李震. 现代地质. 2005(01)
博士论文
[1]多孔介质中水合物赋存规律与分解特性研究[D]. 薛铠华.大连理工大学 2016
[2]气体水合物稳定性、谱学特性和相图的理论研究[D]. 曹潇潇.大连理工大学 2016
硕士论文
[1]天然气水合物降压与注热联合开采数值模拟[D]. 王帅.太原理工大学 2018
[2]石英砂、铜丝网存在下四氢呋喃水合物生长过程研究[D]. 胡腾.华南理工大学 2015
本文编号：3675353
【文章页数】：156 页
【学位级别】：博士
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摘要
Abstract
符号表
第一章 绪论
1.1 笼型水合物
1.1.1 气体/半笼型水合物
1.1.2 自然界中的水合物
1.2 介质孔隙中水合物形成机制研究进展
1.2.1 水合物生长形貌及赋存规律研究
1.2.2 水合物生长动力学研究
1.3 介质孔隙中水合物分解机制研究进展
1.3.1 水合物分解形貌研究
1.3.2 水合物分解动力学研究
1.4 拉曼光谱法水合物晶型分析
1.5 本课题研究内容及创新点
1.5.1 研究内容
1.5.2 创新点
第二章 受限空间内TBAB水合物的晶体形貌及生长研究
2.1 实验部分
2.1.1 实验材料
2.1.2 实验仪器
2.1.3 实验方法与步骤
2.2 结果分析与讨论
2.2.1 浓度对TBAB水合物生长的影响
2.2.2 管径对TBAB水合物生长的影响
2.2.3 砂质对TBAB水合物生长的影响
2.2.4 受限空间TBAB水合物的笼型特征
2.3 本章小结
第三章 介质孔隙中CH_4-C_3H_8水合物的生长与分解实验研究
3.1 实验部分
3.1.1 实验材料
3.1.2 实验仪器
3.1.3 实验方法与步骤
3.2 结果分析与讨论
3.2.1 介质孔隙中CH_4-C_3H_8水合物赋存规律
3.2.2 介质孔隙中CH_4-C_3H_8水合物特征
3.2.3 介质孔隙中分解气孔特征
3.2.4 盐溶液对介质孔隙中CH_4-C_3H_8水合物的影响
3.3 本章小结
第四章 介质孔隙中CH_4-C_3H_8水合物笼型特征分析
4.1 实验部分
4.1.1 实验材料
4.1.2 实验仪器
4.1.3 实验方法与步骤
4.2 结果分析与讨论
4.2.1 砂质-纯水体系CH_4-C_3H_8水合物晶型
4.2.2 砂质-盐溶液体系CH_4-C_3H_8水合物晶型
4.2.3 介质孔隙中CH_4-C_3H_8水合物占笼率及水合数分析
4.3 本章小结
第五章 介质孔隙中CH_4-C_3H_8水合物生长与分解动力学研究
5.1 实验部分
5.1.1 实验材料
5.1.2 实验仪器
5.1.3 实验方法与步骤
5.2 结果分析与讨论
5.2.1 细砂-盐溶液CH_4-C_3H_8水合物生长动力学
5.2.2 细砂-盐溶液CH_4-C_3H_8水合物分解动力学
5.3 本章小结
结论与展望
参考文献
附录
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光拉曼光谱在气体水合物研究中的应用[J]. 付娟,吴能友,卢海龙,邬黛黛,苏秋成. 光谱学与光谱分析. 2015(11)
[2]青海聚乎更钻探区天然气水合物拉曼光谱特征[J]. 孟庆国,刘昌岭,李承峰,贺行良,王菲菲,卢振权,文怀军,李永红,王伟超. 现代地质. 2015(05)
[3]沉积物孔隙空间天然气水合物微观分布观测[J]. 胡高伟,李承峰,业渝光,刘昌岭,张剑,刁少波. 地球物理学报. 2014(05)
[4]天然气水合物拉曼光谱研究进展[J]. 刘昌岭,李承峰,孟庆国. 光散射学报. 2013(04)
[5]南海北部神狐海域天然气水合物成藏演化分析研究[J]. 苏正,曹运诚,杨睿,吴能友,杨胜雄,王宏斌. 地球物理学报. 2012(05)
[6]中国冻土区天然气水合物调查研究[J]. 张洪涛,祝有海. 地质通报. 2011(12)
[7]南海神狐海域及祁连山冻土区天然气水合物的拉曼光谱特征[J]. 刘昌岭,业渝光,孟庆国,卢振权,祝有海,刘坚,杨胜雄. 化学学报. 2010(18)
[8]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)
[9]海域天然气水合物的地震研究进展[J]. 吴志强,文丽,童思友,闫桂京. 地球物理学进展. 2007(01)
[10]笼状水合物拉曼光谱特征与结构水合数的耦合关系[J]. 雷怀彦,官宝聪,刘建辉,李震. 现代地质. 2005(01)
博士论文
[1]多孔介质中水合物赋存规律与分解特性研究[D]. 薛铠华.大连理工大学 2016
[2]气体水合物稳定性、谱学特性和相图的理论研究[D]. 曹潇潇.大连理工大学 2016
硕士论文
[1]天然气水合物降压与注热联合开采数值模拟[D]. 王帅.太原理工大学 2018
[2]石英砂、铜丝网存在下四氢呋喃水合物生长过程研究[D]. 胡腾.华南理工大学 2015
本文编号：3675353
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