多孔介質(zhì)中天然氣水合物動(dòng)態(tài)聚散過(guò)程的熱物性響應(yīng)及熱分析應(yīng)用研究.pdf

1、近年來(lái),我國(guó)在陸域和海域都已獲得天然氣水合物實(shí)物樣品,研究分析指出我國(guó)的水合物資源儲(chǔ)量非常豐富,有著巨大的應(yīng)用潛力。若天然氣水合物資源轉(zhuǎn)入商業(yè)性開(kāi)發(fā),必將緩解我國(guó)能源緊張局勢(shì)和油氣供需矛盾。此外,水合物技術(shù)在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域也有廣闊的發(fā)展前景。氣體水合物具有強(qiáng)大的儲(chǔ)氣能力,以水合物為核心的新型儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)以及由此研發(fā)的相關(guān)能源供給技術(shù)有著巨大的應(yīng)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?zé)崃W(xué)條件,其動(dòng)態(tài)聚散過(guò)程也

2、伴隨強(qiáng)烈的熱交換現(xiàn)象。因此,本研究以天然氣水合物為研究對(duì)象,選取其中的熱物理參數(shù)為重點(diǎn)關(guān)注的科學(xué)問(wèn)題,將水合物的動(dòng)態(tài)聚散過(guò)程作為重要背景條件開(kāi)展一系列實(shí)驗(yàn)研究。基于研究中建立的技術(shù)方法和分析手段進(jìn)一步開(kāi)展與水合物熱特性相關(guān)的科學(xué)研究。
　　研究中通過(guò)改變氣相-液相-固相反應(yīng)材料的成分,開(kāi)展一系列水合物合成與分解的模擬實(shí)驗(yàn)。利用高壓差示掃描量熱儀結(jié)合激光拉曼等光譜分析手段測(cè)定水合物摩爾分解熱;通過(guò)自主研制的水合物熱物性模擬實(shí)驗(yàn)裝置探

3、索含水合物沉積物熱導(dǎo)率與飽和度相關(guān)關(guān)系;通過(guò)自主研制的水合物熱擴(kuò)散效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置,利用電加熱等水合物分解手段討論分解過(guò)程中含水合物多孔介質(zhì)溫度梯度受熱源距離、加熱時(shí)間的影響,闡明水合物熱擴(kuò)散特征。
　　通過(guò)研究建立高壓差示掃描量熱儀在水合物動(dòng)態(tài)聚散過(guò)程的熱流曲線分析技術(shù)、水合物熱導(dǎo)率測(cè)定技術(shù)和水合物熱激發(fā)分解模擬實(shí)驗(yàn)方法并結(jié)合相應(yīng)的理論模型指導(dǎo),進(jìn)一步開(kāi)展水合物熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)相關(guān)問(wèn)題應(yīng)用研究。其中包括不同條件下水合物相平衡分析技術(shù)、

4、水合物亞穩(wěn)態(tài)規(guī)律研究、水合物生成過(guò)程的質(zhì)量傳遞研究以及水合物熱激發(fā)分解過(guò)程與試開(kāi)采效率研究等。
　　研究主要成果包括:(1)通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)方法闡明了水合物分解熱、熱導(dǎo)率、熱擴(kuò)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(shí)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(shí)驗(yàn)研究了水合物合成過(guò)程物質(zhì)傳遞特征,指出氣體向水合物膜移動(dòng)是反應(yīng)過(guò)程中的主要物質(zhì)傳遞方式;(4)通過(guò)對(duì)不同條件下水合物動(dòng)