[口头报告]多孔介质中水合物生成-分解特征可视化研究

多孔介质中水合物生成-分解特征可视化研究
编号：2904 稿件编号：3841 访问权限：私有 更新：2023-04-12 18:43:18 浏览：168次 口头报告

报告开始：2023年05月08日 11:15 （Asia/Shanghai）

报告时间：15min

所在会议：[6C] 6C、海洋地球科学 » [6C-1] 6C-1 海洋地球科学

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摘要

为了准确掌握多孔介质中水合物生成和分解特征，本文利用玻璃刻蚀模型和高分辨视频显微镜开展了甲烷水合物生成-分解微观可视化实验，实时、直观展现水合物晶体演化过程，结合流体状态和系统压力的变化，综合分析了水合物的生长模式与分解特征。
水合物生成阶段的研究结果表明，静止的甲烷-水体系受到扰动后，水合物晶体开始大规模快速生长，溶解气和游离气都会参与，其中溶解气与水会快速生成形状规则、光滑连续的无色透明晶体，而游离气与水先在气-水界面处生成水合物壳，然后水合物壳内晶体颗粒缓慢生长，最终形成大量微小晶粒紧密排列、表面粗糙的蜂巢状晶簇。两种形态的晶体代表了两种不同的生长模式，溶解气与水直接接触，晶体生长速率较快，溶解气会在浓度差的驱动下向晶体生长前缘运移；而游离气与水生成水合物时，优先形成的水合物壳不仅会把游离气与水分隔，还会选择性屏障气体，只允许水缓慢通过，使得水合物壳内晶体生长十分缓慢。
水合物降压分解阶段研究结果表明，在不同水合物饱和度和降压速率条件下，水合物分解会经历4个阶段：降压至相平衡压力、水合物缓慢分解、水合物多轮次反复生成-分解、气-水两相渗流。当压力降至相平衡压力以下时，水合物开始缓慢分解，气体逐渐在孔道中蔓延；随着压力下降、分解出的气体增多，被水合物晶体堵塞的模型逐渐连通；模型一旦连通，出口压力骤然回弹、两端压力迅速平衡，系统压力又会高于相平衡压力，使得分解出的气体迅速结晶，水合物开始二次生成；继续降压，当压力再次降至相平衡压力以下时，水合物再次分解，随着分解气的增多，模型两端会再次连通、压力平衡，可会导致水合物第三次生成。分析认为，水合物分解不是一次性完成的，而是经历多轮次晶体生成-分解反复过程。
在水合物晶体反复的生成-分解过程中，水合物饱和度逐渐降低，模型内孔道不再堵塞，模型两端压力将同步下降，此阶段可观察到激烈的气-水两相流，水合物将彻底分解。随着压力的进一步降低，大量溶解气析出，气-水两相流也从段塞流变为泡状流，但是由于贾敏效应，气泡极易堵塞孔喉，导致气-水两相流被迫中止，需要进一步扩大渗流压差才能使水合物分解出的气体能够完全产出。
 
关键字
水合物,生成,分解特征,可视化
报告人
王壮壮
青岛理工大学

稿件作者
王壮壮 青岛理工大学
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