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2017年4月12日    
天然气水合物的勘探与开采技 术基础研究
2012-04-23 00:00  

多孔介质中水合物沉积物形成分解骨骼MRI可视化测量实验与分析技术:磁共振成像是实现非透光物体内部三维可视化测量的高新设备,是一种利用物体内部氢质

子核在主磁场中受到射频脉冲激发后产生核磁共振,能量发生变化的原理,采集信号成像技术。它主要是针对医学研究发展起来的,在水合物研究领域的应用是一种新兴的尝试。

本研究部分搭建了本研究搭建了适用于核磁共振成像(MRI)系统的水合物形成与分解实验测试装置,进行了四氢呋喃水合物以及甲烷水合物生成、分解过程的沉积物骨骼结构变化的

可视化实验研究。通过对可视化过程中图像亮度的分析定量得到了水合物饱和度等特性参数。研究发现MRI可以有效地监控四氢呋喃水合物的形成与分解过程,确定水合物相和非水合物相的空

间分布,计算水合物饱和度,为研究水合物生长与分解动力学提供了一种新的手段。第三界面对水合物的形成与分解有着影响。颗粒粒径越小,比表面积和接触面积就越大,四氢呋喃水合物

的成核速率和生长速率就越快。随着生成温度的升高,粒径尺寸对水合物成核速率的影响变得明显。生长温度越低,过冷度就越大,四氢呋喃水合物的成核速率和生长速率就越快。水合物首

先主要以胶结方式胶结骨架颗粒,不断生长。晶体生长到一定规模后,又以悬浮方式继续生长。四氢呋喃水合物的分解速率主要取决于分解温度。与分解温度相比,颗粒粒径大小对分解速率

的影响很小。甲烷水合物在玻璃砂中的饱和度较小,且分布不均匀,只在局部生成了水合物。随着水合物的分解,固相的甲烷水合物转变为甲烷气体和水,图像的亮度逐渐增强。

天然气水合物合成与分解过程中传热特性研究:针对目前天然气水合物热开采过程中所遇到的多组分、相变、等复杂传热问题,我们展开了对天然气水合物生成分

解过程传热特性研究。一方面,本研究基于实验室的大尺寸反应釜,搭建一套利用热敏电阻获取水合物合成与分解过程中的三维温度场和热导率等热物性参数,首先利用大容积布置热敏电阻

,测量出水合物合成与分解三维的温度场、温度梯度、热导率、热扩散系数等,并分析出水合物分解前沿,联系温度场与温度梯度、电导率与热导率的关系,深入分析水合物分解过程中含相

变的传热特性。另一方面,我们正在研究利用核磁共振系统获取水合物的三维温度分布,通过其他领域研究成果引荐,实现直接获得三维温度分布的脉冲序列,对天然气水合物合成与分解过

程的传热特性进行在线可视化研究。沉积层多孔介质中含相变水合物传热特性的研究将对天然气水合物热开采过程有着重要的实用价值和意义。

(来源: 实验室)

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