多孔介質(zhì)中天然氣水合物動態(tài)聚散過程的熱物性響應及熱分析應用研究.pdf

1、近年來,我國在陸域和海域都已獲得天然氣水合物實物樣品,研究分析指出我國的水合物資源儲量非常豐富,有著巨大的應用潛力。若天然氣水合物資源轉入商業(yè)性開發(fā),必將緩解我國能源緊張局勢和油氣供需矛盾。此外,水合物技術在工業(yè)應用領域也有廣闊的發(fā)展前景。氣體水合物具有強大的儲氣能力,以水合物為核心的新型儲運技術以及由此研發(fā)的相關能源供給技術有著巨大的應用前景。水合物與其它常規(guī)能源的不同之處在于它的穩(wěn)定賦存需要特殊的高壓低溫熱力學條件,其動態(tài)聚散過程也

2、伴隨強烈的熱交換現(xiàn)象。因此,本研究以天然氣水合物為研究對象,選取其中的熱物理參數(shù)為重點關注的科學問題,將水合物的動態(tài)聚散過程作為重要背景條件開展一系列實驗研究。基于研究中建立的技術方法和分析手段進一步開展與水合物熱特性相關的科學研究。
　　研究中通過改變氣相-液相-固相反應材料的成分,開展一系列水合物合成與分解的模擬實驗。利用高壓差示掃描量熱儀結合激光拉曼等光譜分析手段測定水合物摩爾分解熱;通過自主研制的水合物熱物性模擬實驗裝置探

3、索含水合物沉積物熱導率與飽和度相關關系;通過自主研制的水合物熱擴散效應實驗裝置,利用電加熱等水合物分解手段討論分解過程中含水合物多孔介質(zhì)溫度梯度受熱源距離、加熱時間的影響,闡明水合物熱擴散特征。
　　通過研究建立高壓差示掃描量熱儀在水合物動態(tài)聚散過程的熱流曲線分析技術、水合物熱導率測定技術和水合物熱激發(fā)分解模擬實驗方法并結合相應的理論模型指導,進一步開展水合物熱力學、動力學相關問題應用研究。其中包括不同條件下水合物相平衡分析技術、

4、水合物亞穩(wěn)態(tài)規(guī)律研究、水合物生成過程的質(zhì)量傳遞研究以及水合物熱激發(fā)分解過程與試開采效率研究等。
　　研究主要成果包括:(1)通過模擬實驗方法闡明了水合物分解熱、熱導率、熱擴散能力及相平衡條件等一系列熱物性參數(shù)在不同條件下的變化特征;(2)證實了水合物亞穩(wěn)定現(xiàn)象并指出冰的存在不是水合物亞穩(wěn)定存在的必要條件;(3)實驗研究了水合物合成過程物質(zhì)傳遞特征,指出氣體向水合物膜移動是反應過程中的主要物質(zhì)傳遞方式;(4)通過對不同條件下水合物動