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天然气水合物实验检测与分析技术

文档作者：姚蕾宋永臣刘瑜文档来源：大连理工大学海洋能源利用与节能教育部重点实验室		点击数：	更新时间： 2023年08月15日
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天然气水合物实验检测与分析技术
姚蕾宋永臣刘瑜
(大连理工大学海洋能源利用与节能教育部重点实验室辽宁大连116023)
摘要天然气水合物在资源和环境上的重要性．已引起世界各国的高度关注。目前实验室采用多种检测及分析技术对天
然气水合物进行研究．取得了一系列研究成果。光学检测可应用于非沉积物的水合物实验；电阻法将在研究水合物成核机理
中发挥重要作用；温压法、超声检测、TDR及CT技术也可有效地检测水合物的生成与分解过程：衍射法、拉曼光谱及核磁共振
可用于确定水合物晶体结构：DSC则为研究水合物的分解行为提供了新思路。
关键词天然气水合物衍射拉曼光谱核磁共振
中图分类号：TE648 文献标识码：A 文章编号：1672—9064(2010)04—0009—03
天然气水合物作为本世纪极具开发前景的能源．已引起
世界各国的高度关注．目前天然气水合物的研究主要涉及油
气管道流动保障、能源开采、气体储运、地质灾害和气候变化
等方面⋯．而模拟实验研究，作为天然气水合物开发利用的
基础，已成为全球研究的热点。
随着天然气水合物研究的不断深入，水合物模拟实验也
得到了不断完善。实验室采用多种检测与分析技术对水合
物的结构、物理化学性质以及形成与分解的热动力学规律等
问题进行研究．取得了一系列研究成果。
1天然气水合物的实验检测技术
目前．检测水合物形成与分解过程的技术主要有温压
法、光学检测、超声检测、电阻法和时域反射技术等。
1．1温压法
温压法是通过分析实验中反应釜内温度、压力等的变
化．来检测水合物的生成与分解．确定天然气水合物相平衡
条件的方法。温压法对温度、压力的控制精度和测量精度要
求较高，实验所需时间较长。国内#l-qtl多院校及研究机构利
用温压法做了水合物相平衡的相关实验。
1．2光学检测
光学检测主要利用光纤传感器等．探测水合物形成与分
解过程中光的通过率．从而测定水合物的相态。光学检测要
求反应釜是耐高压的透明材料(如蓝宝石)或带有视孔，且
反应体系清晰可辨．以便观察水合物的生成与分解．确定水
合物的相平衡数据。2002年业渝光等人在纯水中进行了甲
烷水合物试验[2】．发现温度降到一定值时。光通过率综合值
突然降低，水合物大量生成。升高温度到一定值时．光通过率
综合值开始上升．水合物开始分解。
图1所示为中国石油大学油气藏流体相态重点研究室
自行设计的蓝宝石水合物反应釜[3】。为了模拟真实环境下的
天然气水合物。需采用水、砂等混合物，因其不透明，光学检
测将受到制约。
1．3超声检测
作者简介：姚蕾(1984，)．女，辽宁大连市人，在读硕士研究生。
2010．No．4
超声检测是根据
实测的声学参数(如
声速、频率、幅度)来
反演水合物相态信息
的检测手段．张剑等
人⋯的实验表明．在纯
水体系中．声速的变
化主要受温度制约．
和水合物生成与否无
明显关系：在松散沉
积物体系中．声速和
系统主频的变化可灵
敏地反映水合物的生
图l 蓝宝石反应釜水合物实验装置
成和分解；在岩心体系中，随着水合物的生成，纵、横波速度
随着孔隙度的减小而增大．纵波幅度的衰减随着孔隙度的减
小而减小。2008年中国石油大学的张卫东等人[5]对不同水合
物饱和度下的填砂模型进行了声速测量．实验系统如图2所
示．考虑水合物的胶
结作用对声速的影
响．引入表观岩石骨
架速度的概念．建立
了威利时均方程在水
合物层的修正模型。
实验结果表明．水合
物在形成过程中填充
■p●曩
田2超声检测法实验系统示意图
了地层沉积颗粒之间的孔隙．增强了地层的胶结质量．导致
水合物地层中声速提高，实验与理论模型吻合较好．为水合
物沉积层的声波测井解释提供了依据。
1．4电阻法
水合物的形成过程是～个成核一微晶一结晶一聚集的
过程。电阻法在测量成核一微晶过程中是一种较为可靠的方
法。它通过测量体系内离子或物理参数的变化对水合物生成
万方数据 。

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