• / 5
  • 下载费用:1 下载币  

CO_2开采海底天然气水合物的研究进展

关 键 词:
CO_2 开采 海底 天然气 水合物 研究进展
资源描述:
- -●中 国 资 源 综 合 利 用C h i n a R e s o u r c e s C o m p r e h e n s i v e U t i l i z a t i o nV o l . 2 6 , N o . 32 0 0 8 年 3 月天 然 气 水 合 物 又 称 为 “ 可 燃 冰 ” , 它 是 在 合 适 的温 度 、 压 力 、 气 体 饱 和 度 、 盐 度 、 p H 值 等 条 件 下 , 由 水和 天 然 气 组 成 的 类 冰 、 笼 形 结 晶 化 合 物 。 天 然 气 水 合物 的 主 要 成 分 为 甲 烷 , 燃 烧 后 无 污 染 , 是 一 种 新 型 的绿 色 清 洁 能 源 。 天 然 气 水 合 物 广 泛 存 在 于 全 球 的 深 海底 层 和 永 久 结 冰 带 , 据 估 计 , 其 总 含 量 为 2 × 1 01 6 1 ],海 洋 沉 积 天 然 气 水 合 物 的 储 量 为 ( 1 ~ 5 ) × 1 01 5 2 ]。过 去 几 百 年 来 , 大 气 中 C 从 2 8 0 p p m 上升 到 3 7 0 p p m , 导 致 全 球 温 度 逐 渐 上 升 , 地 球 生 态 系统 受 到 严 重 的 破 坏 。 于 是 人 们 尝 试 通 过 控 制 C 来 减 缓 全 球 温 度 上 升 。 控 制 C 种 有 效 方法 就 是 收 集 、 储 存 、 合 成 C 物 , 深 海 地 层 处 置被 认 为 是 减 少 C 大 气 的 有 效 手 段 。 如 果 C 水 合 物 形 式 投 入 深 海 , 不 仅 能 用 于 开 发 深 海 中天 然 气 水 合 物 , 还 能 降 低 大 气 中 C 。1 C 天 然 气 水 合 物 可 行 性 研 究目 前 , C 天 然 气 水 合 物 中 C 行 性研 究 主 要 有 两 个 方 向 : 热 力 学 和 动 力 学 可 行 性 研 究 。1 . 1 热 力 学 可 行 性( 1 ) 测 定 C 物 的 分 解 热 和 C 物 的生 成 热 , 确 定 置 换 反 应 的 G i b b s 自 由 能 , 以 判 断 化 学反 应 方 向 。根 据 化 学 热 力 学 基 本 理 论 , 自 发 化 学 反 应 总 是向 G i b b s 自 由 能 减 小 的 方 向 进 行 , 即 △ G < 0 。 如M a s a k i O t a[ 3 ]所 述 , 在 温 度 2 7 1 . 2 ~ 2 7 5 . 2 K 、 压 力 3 . 2 5M P a 和 反 应 时 间 低 于 1 0 h 的 条 件 下 , C C i b b s 自 由 能 为 负 值 , 置 换 反 应 将 会 自 发 进 行 。C 物 分 解 反 应 为 吸 热 反 应 , 且 生 成 单 位摩 尔 量 C 物 放 出 的 热 量 大 于 分 解 单 位 摩 尔 量C 物 吸 收 的 热 量 , 反 应 式 如 下[ 4 ]:C g ) + n n△ H f = - 5 7 . 9 8 k J / m o 4( 4( g ) + n H f = 5 4 . 4 9 k J / m o lE b i n u m[ 5 ]从 理 论 上 指 出 , 如 果 把 海 水 和 C 一 定 温 度 和 压 力 下 分 别 注 入 C 物 中 ,C 给 C 物 的 热 量 是 海 水 传 递 的 5 . 7倍 , 在 C 物 分 解 热 和 注 入 C 入 热 量 的作 用 下 , C 物 发 生 分 解 。( 2 ) 确 定 不 同 温 度 和 压 力 条 件 下 C C 混 合 水 合 物 的 相 平 衡 条 件 , 分 析 水 合 物 的 热 力 学 稳定 性 及 置 换 反 应 驱 动 力 :迄 今 为 止 , 科 学 家 们 在 研 究 中 得 到 了 此 置 换 反C 海 底 天 然 气 水 合 物 的 研 究 进 展罗 莎 莎 , 刘 宏 菊 , 孙 也( 1 . 北 京 航 空 航 天 大 学 环 境 工 程 专 业 , 北 京 1 0 0 0 8 3 )摘 要 : 全 球 海 底 沉 积 层 蕴 含 大 量 的 甲 烷 气 资 源 , 利 用 排 放 的 二 氧 化 碳 开 采 海 底 天 然 气 , 同 时 将 二 氧 化 碳 以水 合 物 形 式 固 定 在 海 底 。 论 述 了 二 氧 化 碳 与 天 然 水 合 物 反 应 的 可 行 性 , 探 讨 了 深 海 底 层 沉 积 带 特 性 对 海底 天 然 物 开 采 的 影 响 , 并 指 出 了 海 底 开 采 天 然 气 的 难 点 以 及 研 究 方 向 。关 键 词 : 二 氧 化 碳 ; 甲 烷 ; 天 然 气 水 合 物 ; 多 孔 介 质中 图 分 类 号 : T E 3 7 5 文 献 标 识 码 : A 文 章 编 号 : 1 0 0 8 - 9 5 0 0 ( 2 0 0 8 ) 0 3 - 0 0 1 9 - 0 5A d v a n c e m e n t o n N a t u r a l G a s P r o d u c t i o n f r o m H y d r a t ei n D e e p - s e a S e d i m e n t s w i t h C u o S h a s h a , L i u H o n g j u , S u n Y e( E n v i r o n m e n t E n g i n e e r i n g , B e i h a n g U n i v e r s i t y , B e i j i n g 1 0 0 0 8 3 , C h i n a )A b s t r a c t : T h e r e a r e l a r g e r e s o u r c e s o f m e t h a n e g a s i n d e e p - s e a s e d i m e n t s a r o u n d t h e w o r l d . O n t h e o t h e rh a n d , t h e e m i t t e d c a r b o n d i o x i d e c a n b e s e q u e s t e r e d a s h y d r a t e w h i l e h e l p i n g d i s s o c i a t e t h e m e t h a n e h y d r a t e .T h i s p a p e r d i s c u s s e s t h e f e a s i b i l i t y o f r e p l a c e m e n t r e a c t i o n b e t w e e n c a r b o n d i o x i d e a n d m e t h a n e h y d r a t e ,t h e f a c t o r s w h i c h e f f e c t t h e p r o c e s s i n g o f e x p l o i t i n g n a t u r a l g a s i n d e e p s e a s e d i m e n t s , a n d s u m m a r i z e s t h ec u r r e n t k n o w l e d g e , t h e c h a l l e n g e s a n d i s s u e s i n i t s i m p l e m e n t a t i o n .K e y w o r d s : C C n a t u r a l g a s h y d r a t e ; p o r o u s m e d i 日 期 : 2 0 0 7 - 1 1 - 0 5作 者 简 介 : 罗 莎 莎 ( 1 9 8 3 - ) , 女 , 重 庆 人 , 硕 士 研 究 生 , 主 要 从 事 油 气 田 水 处 理 技 术 研 究 。试 验 研 究1 9- -●应 的 很 多 相 平 衡 数 据 。 图 1 是 S l o a n 绘 制 关 于 C 水 合 物 的 典 型 相 平 衡 曲 线 图 。 温 度 选 择 在接 近 甲 烷 水 合 物 在 天 然 沉 积 物 中 的 形 成 条 件 — ——2 7 3 K 附 近 。 图 1 显 示 了 C 物 存 在 , C 物 分 解 成 C 的 区 域 。 这 个 区 域 在 冰 ( 水 ) — 水合 物 — 气 态 C 液 态 C 这 一 相 平 衡 线 之 上 , 冰( 水 ) — 水 合 物 — 气 态 C 衡 线 之 下 ( 即 图 中 A 、B 区 ) 。 一 定 压 力 下 , C 物 的 分 解 温 度 高 于 C 物 ; 或 在 给 定 温 度 下 , C 物 的 分 解 压 力 低于 C 物 。 例 如 , 在 2 . 9 M P a 时 , C 物 的分 解 温 度 为 2 7 4 K , 而 C 物 的 分 解 压 为 2 8 0K 。 因 此 , 当 把 C 注 入 C 物 层 时 , C 换 出 C , 而 生 成 C 物 。 这 个 区 域的 存 在 说 明 了 利 用 C 取 代 C 物 的 可能 性 。温 度 ( K )图 1 C C 物 形 成 图[ 6 ]A n d e r s o n[ 7 ]做 了 C C 元 系 统 的 相 平衡 图 , 发 现 当 温 度 低 于 2 8 3 K 时 , C 物 的 相 平衡 压 力 比 C 物 的 低 , 说 明 C 物 的 热 力学 稳 定 性 比 C 物 强 。 A k i h i r o H a c h i k u b o[ 8 ]测 量冰 点 以 下 C 气 体 水 合 物 的 平 衡 压 力与 温 度 时 也 发 现 了 相 同 的 规 律 。( 3 ) 通 过 实 验 证 明 C C 物 的 可 行性 。 O h g a k i[ 9 ]等 人 用 实 验 证 明 了 C C 物 的 可 能 性 。 在 气 体 交 换 过 程 中 , 人 们 发 现 C 合 物 中 的 摩 尔 分 数 远 大 于 其 在 气 相 中 的 摩 尔 分 数 。S e o[ 1 0 ]等 人 发 现 , 在 C C 气 中 , 当 C 尔 百 分 数 高 于 4 0 % 时 , 水 合 物 中 的 C 百 分 数将 大 于 9 0 % 。 随 着 压 力 的 增 加 , C 物 浓 度 和 水合 物 相 中 它 与 甲 烷 的 相 关 性 将 随 之 增 加 。1 . 2 动 力 学 可 行 性研 究 反 应 速 率 和 反 应 理 论 的 动 力 学 是 建 立 在 热力 学 基 础 之 上 。 目 前 的 动 力 学 研 究 还 处 于 实 验 室 阶段 , 一 般 可 通 过 建 立 C C 物 的 动 力 学模 型 来 确 定 各 因 素 , 如 : 反 应 时 间 、 温 度 、 压 力 、 C 浓 度 、 C 形 式 、 多 孔 介 质 等 对 反 应 速 率 作用 的 效 果 。表 1 是 M a s a k i o t a[ 1 1 ]在 3 . 6 M P a 、 2 7 3 . 2 K 下 的 实验 结 果 。 可 以 看 出 , 在 此 温 度 、 压 力 条 件 下 , 此 置 换 反应 的 反 应 速 率 很 慢 。 虽 然 水 合 物 分 解 出 的 C 量 随 着 反 应 时 间 的 增 加 而 增 加 , 但 反 应 速 率 随 着 时间 的 增 加 而 迅 速 降 低 ; 同 样 , 形 成 的 C 物 的 摩尔 量 和 反 应 速 率 也 随 时 间 呈 现 相 同 的 变 化 趋 势 。表 1 水 合 物 分 解 的 C 水 合 物 量 的 关 系C C 物 中 C 应 速 率 很 慢 且 随时 间 迅 速 降 低 , 因 此 不 具 备 实 际 运 用 价 值 , M c G r a i l[ 1 1 , 1 2 ]提 出 C 化 液 的 形 式 注 入 水 合 物 沉 积 层 , 充 分利 用 C 物 体 系 的 物 性 使 置 换 反 应 得到 强 化 。 C 结 构 1 型 的 水 合 物 , 六 个 中穴 、 两 个 小 穴 。 M c G r a i l 借 助 激 光 拉 曼 技 术 分 析 水 合物 中 小 晶 穴 和 中 晶 穴 时 发 现 : 由 于 C 直 径 居于 C 物 小 晶 穴 和 中 晶 穴 之 间 , 因 此 不 能 进 入小 晶 穴 。 水 合 物 为 了 维 持 自 身 的 稳 定 性 , 部 分 C 重 新 占 据 小 晶 穴 , 致 使 C 物 小 晶 穴 的 分解 速 率 远 低 于 中 晶 穴 的 分 解 速 率 。 即 使 C 占据 中 晶 穴 , 将 仍 有 1 / 4 的 C 在 水 合 物 晶 体 中 。2 深 海 地 层 特 性 对 甲 烷 水 合 物 开 采 的 影 响深 海 沉 积 带 中 的 天 然 水 合 物 可 以 成 为 C 重 要 来 源 。 由 于 C 物 在 海 底 沉 积 层 中 发生 沉 淀 , 而 海 底 沉 积 带 为 C C 物 提 供了 一 个 独 特 的 反 应 环 境 — —— 多 孔 介 质 环 境 , 因 此 在进 行 深 海 沉 积 物 中 C 物 的 开 采 工 作 前 , 有 必要 对 多 孔 介 质 中 C 物 分 解 和 C 水 合物 这 个 过 程 单 独 进 行 研 究[ 1 3 ]。2 . 1 深 海 沉 积 带 温 度 压 力 的 影 响首 先 , 考 察 深 海 沉 积 带 的 温 度 、 压 力 特 性 及 其 影响 。 图 1 显 示 了 深 海 水 合 物 带 中 C 物 形 成 和C 物 分 解 的 平 衡 温 度 和 压 力 条 件 。P i e k e n b r o c k[ 1 4 ]估 计 深 海 沉 积 带 的 压 力 梯 度 为 1 . 0 3压力( 21 0864202 5 3 2 5 8 2 6 3 2 6 8 2 7 3 2 7 8 2 8 3 2 8 8 2 9 3 2 9 8 3 0 3 3 0 8反 应 时 间( h )水 合 物 分 解 出 C C 物m m o l m m o l· c · m m o l m m o l· c · 4 3 3 4 . 5 0 . 0 2 5 8 8 2 4 . 7 0 . 0 1 8 5 39 3 4 7 . 7 0 . 0 1 6 5 5 3 8 . 8 0 . 0 1 3 4 61 1 4 6 8 . 4 0 . 0 1 9 3 5 4 2 . 8 0 . 0 1 2 1 11 8 4 7 0 . 5 0 . 0 1 2 3 6 7 1 . 2 0 . 0 1 2 4 83 0 7 6 6 . 2 0 . 0 0 7 0 0 5 7 . 6 0 . 0 0 6 1 0试 验 研 究 中 国 资 源 综 合 利 用 第 3 期2 0- -●M P a / 1 0 0 m , 温 度 梯 度 为 3 . 3 ℃ / 1 0 0 m 。 H e n r y[ 1 5 , 1 6 ]等 估计 深 海 沉 积 层 表 面 环 境 压 力 为 2 8 M P a , 温 度 为 4 ℃ 。人 们 通 过 对 这 些 值 的 估 计 , 得 到 深 海 沉 积 层 中 C 分 解 和 C 物 形 成 的 相 平 衡 图 ( 图 2 ) 。 由图 2 知 , 甲 烷 水 合 物 带 存 在 的 压 力 条 件 在 C g ) — l ) — 水 合 物 系 统 的 相 平 衡 曲 线 之 上 。 但 图 2 仅是 证 明 性 图 示 , 实 际 还 要 结 合 大 量 参 数 , 例 如 : 当 地压 力 、 温 度 梯 度 , C 物 带 的 条 件 , C 物以 及 注 入 C 征 等 。温 度 ( K )图 2 深 海 C C 物 分 解 、 形 成 的 相 平 衡 图[ 1 7 ]如 图 2 , 深 海 沉 积 带 的 压 力 、 温 度 梯 度 接 近 C 、 。 在 这 两 个 区 域 里 , C 态 形 式 存 在 。 一 定压 力 条 件 下 , C 物 的 分 解 温 度 比 液 态 C 合 物 的 温 度 高[ 1 8 ]。 因 此 , 如 果 把 C 注 入 深海 C 物 区 域 , C 物 分 解 为 C 但 注 入的 C 转 化 为 C 物 , 而 是 形 成 液 态 C 果 C 转 化 为 C 物 , 而 是 以 液 态形 式 储 存 起 来 , 那 么 海 底 水 合 物 层 就 会 失 去 稳 定 性 。假 设 存 在 一 个 岩 性 屏 障 能 阻 止 C 和 分 解 出 的C 溢 到 海 底 层 , 那 么 就 可 以 采 用 现 有 的 直 接注 入 C 此 渗 透 性 屏 障 要 求 足 够 宽 、 足 够 高 , 选择 性 通 过 产 物 C 入 的 C 1 9 ], 对 地 层 环 境 要求 高 , 可 行 性 低 。 另 一 种 方 法 就 是 注 入 一 些 特 殊 材料 , 使 分 解 的 水 合 物 层 粘 合 、 稳 定 。 M a t s u o 等 人 建 议使 用 粘 结 剂 、 矿 渣 和 煤 灰 等 物 质 , 用 于 填 补 由 于 水 合物 分 解 的 空 白 区 域[ 2 0 ]。从 图 2 及 讨 论 可 知 , 我 们 对 开 采 的 C 物层 应 进 行 严 格 的 选 择 。 压 力 和 温 度 条 件 不 仅 要 满 足C 置 换 C 物 , 释 放 C , 同 时 也 要满 足 C 形 成 其 水 合 物 。2 . 2 深 海 沉 积 物 多 孔 介 质 特 性 的 影 响在 一 个 多 孔 介 质 中 , 水 合 物 形 成 的 压 力 、 温 度 条件 主 要 依 靠 于 毛 细 管 作 用 压 力 , 公 式 ( 1 ) 给 出 各 参 数之 间 的 关 系 :Ph w=2 γh wc o s θh 1 )Ph w、 —— 分 别 为 水 合 物 、 水 体 系 压 强 ; 水 表 面压 强 ;γh w— —— 水 合 物 、 水 体 系 表 面 自 由 能 , 3 0 m J / h w— —— 水 合 物 、 水 表 面 夹 角 , 0 ;γ — —— 平 均 孔 径 。公 式 ( 1 ) 能 用 于 估 计 一 个 多 孔 介 质 中 水 合 物 — ——水 体 系 的 毛 细 管 压 力 作 用 , 例 如 : 平 均 孔 径 为 5 0 n 细 管 压 力 作 用 结 果 如 式 ( 2 ) :Ph w=2 × 3 0 × 1 0- 3× 15 0 × 1 0- 9×11 06= 1 . 2 M P a ( 2 )根 据 公 式 ( 1 ) 计 算 得 到 , 水 合 物 — 水 体 系 的 毛 细管 压 力 值 与 冰 — 水 体 系 相 近 。 对 比 毛 细 管 压 力 值1 . 2 M P a 和 图 1 的 值 , 发 现 相 差 较 大 。 因 此 , 多 孔 介 质对 水 合 物 的 形 成 与 C 物 转 换 为 C 物有 很 大 影 响 。毛 细 管 作 用 也 影 响 不 同 相 在 气 孔 间 的 分 布 。 对 于一 个 给 定 的 毛 细 管 压 力 , 相 界 面 自 由 能 可 以 直 接 决 定平 衡 孔 径 的 大 小 。 气 — 水 表 面 自 由 能 为 7 0 m J / 水合 物 — 水 体 系 为 3 0 m J / 有 双 重 表 面 自 由 能 的 气相 所 处 孔 径 尺 寸 是 相 似 毛 细 管 压 力 水 合 物 所 在 孔 径尺 寸 的 两 倍 。 因 此 , 在 气 — 水 合 物 — 水 体 系 中 , 气 体趋 向 于 较 大 孔 径 处 。从 式 ( 1 ) 还 能 推 导 出 , 相 同 表 面 自 由 能 的 孔 径 越大 , 毛 细 管 压 力 越 小 。 即 表 面 自 由 能 一 定 的 条 件 下 ,平 衡 孔 径 与 毛 细 管 压 力 成 反 比 。 因 此 , 在 一 个 不 同 孔径 分 布 的 多 孔 介 质 中 , 毛 细 管 作 用 在 大 孔 径 中 的 作用 较 小 , 在 小 孔 径 中 作 用 较 大 。一 些 参 数 能 够 直 接 影 响 毛 细 管 压 力 , 如 : 表 面能 、 可 湿 性 、 相 饱 和 度 等 等 。 这 些 参 数 能 改 变 孔 介 质中 原 本 水 合 物 分 解 、 形 成 的 热 力 学 稳 定 状 态 。 对 这 些参 数 的 理 解 能 够 很 好 地 帮 助 我 们 研 究 C 物分 解 以 及 C 物 的 形 成 。沉 积 物 中 C C 物 的 研 究 内 容 包括 : ( 1 ) 多 孔 介 质 的 平 衡 条 件 ; ( 2 ) 多 孔 介 质 中 水 合 物形 成 、 分 解 热 ; ( 3 ) 孔 径 的 影 响 ; ( 4 ) 多 孔 材 料 的 影 响 ;( 5 ) 多 孔 渗 水 介 质 中 水 合 物 的 研 究 ; ( 6 ) 多 孔 介 质 的模 型 等 。人 们 考 察 了 多 孔 介 质 中 温 度 较 高 的 平 衡 压 力 和压 力 较 低 的 平 衡 温 度 情 况 。 随 着 孔 径 的 降 低 , 多 孔 介质 对 平 衡 条 件 的 影 响 趋 于 明 显 。 孔 径 越 小 , 温 度 变 化越 大 。 如 : 在 孔 径 为 1 5 n m 的 多 孔 介 质 中 , C 物 的 分 解 压 要 比 本 体 相 中 高 2 0 % ~ 4 0 % ( 本 体 相 被 定试 验 研 究罗 莎 莎 等 : C 海 底 天 然 气 水 合 物 的 研 究 进 展第 3 期2 1- -●义 为 本 体 在 材 料 中 改 变 的 特 性 可 以 忽 视 , 并 且 表 面能 影 响 较 小 ) 。 在 孔 径 为 1 0 0 n m 时 , C 物 的 平衡 温 度 比 本 相 平 衡 温 度 减 低 0 . 5 K ; 在 孔 径 为 1 0 n 孔 介 质 中 , C 物 的 平 衡 温 度 降 低 5 K ; 在4 n m 的 多 孔 介 质 中 , 平 衡 温 度 降 低 1 2 K[ 2 1 ]。 在 一 个由 不 同 孔 径 分 布 的 多 孔 介 质 中 , 水 合 物 形 成 条 件 随之 改 变 。 水 化 物 首 先 形 成 于 最 大 孔 径 处 , 随 着 温 度 降低 , 在 较 小 孔 径 处 逐 渐 形 成 。 另 外 , 水 合 物 的 分 解 从最 小 孔 径 处 发 生 , 随 着 温 度 降 低 , 在 较 大 孔 径 处 也 逐渐 发 生 分 解[ 2 2 ]。多 孔 介 质 影 响 水 合 物 的 其 它 热 力 学 特 性 。 H a n d t u p i n 发 现 C 物 的 分 解 热 在 多 孔 介 质 中降 低 , 而 U c h i d a 等 人 发 现 其 有 所 升 高 ; A n d e r s o n 等人 认 为 与 本 相 中 相 同 。 S m i t h 等 人 发 现 孔 径 减 小 使 得C C 物 的 分 解 热 减 低 , 而 W i l d e r 得 到 了 相反 的 结 论 。 因 此 , 多 孔 介 质 中 水 合 物 分 解 热 以 及 孔 径的 影 响 还 需 进 一 步 研 究 , 对 我 们 今 后 的 研 究 工 作 十分 重 要[ 1 7 ]。C 物 转 化 为 C 物 这 个 过 程 受 到 各种 多 孔 介 质 材 料 的 影 响 。 沉 积 物 的 物 理 特 征 和 表 面化 学 效 应 将 影 响 水 合 物 的 形 成 和 分 解 条 件 , 从 而 影响 多 孔 介 质 C 物 的 分 解 和 C 物 的 形成 。 在 优 良 沉 积 物 如 粘 土 和 煤 粉 中 , 水 合 物 将 呈 现 颗粒 状 , 可 能 形 成 晶 体 、 片 层 结 构 。 在 疏 松 的 沙 中 , 水 化物 形 成 隔 离 节 结 、 晶 体 ; 在 紧 密 沙 外 部 重 要 压 力 作 用下 , 水 合 物 在 其 空 隙 中 形 成 。 U c h i d a[ 2 3 ]等 人 发 现 , 高岭 石 粘 土 孔 内 温 度 的 降 低 是 在 多 孔 玻 璃 的 四 倍 。 他们 的 差 别 是 由 于 水 合 物 与 高 岭 石 矿 间 的 相 互 作 用 强于 水 合 物 与 多 孔 玻 璃 的 相 互 作 用 。 他 们 还 报 告 了 在自 然 和 人 工 孔 径 样 品 中 , 表 面 结 构 、 孔 径 的 分 布 和 沉积 物 中 水 含 量 对 水 合 物 的 形 成 和 分 解 条 件 的 影 响 。水 合 物 的 分 解 主 要 受 孔 径 的 影 响 , 表 面 结 构 和 沉 积物 组 成 的 影 响 较 小 。U c h i d a 等 人[ 2 4 ]认 为 定 量 评 价 狭 窄 小 孔 中 C 2水 合 物 的 分 解 与 形 成 十 分 必 要 。 此 研 究 模 拟 核样 中 水 合 物 分 解 和 形 成 的 实 验 , 根 据 这 些 数 据 建 立模 型 , 从 而 解 释 多 孔 渗 水 中 水 合 物 分 解 与 形 成 。 很 对人 都 在 研 究 多 孔 渗 水 介 质 水 合 物 的 分 解 与 形 成 , 最主 要 的 困 难 是 检 测 和 观 察 在 沉 积 物 内 部 成 形 的 水 合物 。 有 人 采 用 间 接 的 方 法 , 其 中 压 力 法 和 电 平 衡 法 已经 被 用 来 显 示 水 合 物 的 形 成 了 。 在 实 验 过 程 中 , 水 合物 可 能 在 核 样 中 并 不 均 匀 。 一 旦 水 合 物 形 成 , 气 — ——水 接 触 就 会 被 形 成 的 水 合 物 所 阻 隔 。 在 大 量 的 测 量中 , 可 以 通 过 混 合 或 搅 拌 重 新 恢 复 气 — —— 水 接 触 , 尽管 如 此 , 在 多 孔 渗 水 介 质 中 不 能 做 到 气 — —— 水 重 新接 触 。W i l d e r 等 人[ 2 5 ]认 为 多 孔 渗 水 介 质 水 合 物 的 形 成受 样 品 尺 寸 大 小 、 多 孔 渗 水 介 质 上 部 剩 余 空 间 、 水 合物 分 解 起 始 温 度 的 影 响 。 因 此 , 需 要 建 立 特 殊 的 实 验方 法 和 实 验 过 程 来 研 究 多 孔 渗 水 介 质 中 水 合 物 。C 物 转 换 为 C 物 的 过 程 依 靠 于 沉 积 物中 水 合 物 的 分 布 、 C 物 颗 粒 的 尺 寸 、 注 入 到C 物 表 面 C 输 方 式 。 注 入 的 C 不 经 过 置 换 C 物 而 直 接 形 成 C 物 。 因此 , 在 C 物 层 中 , C 物 转 换 为 C 物 将 受 到 化 学 反 应 动 力 学 和 C 物 的接 触 方 式 的 影 响 。3 总 结( 1 ) 用 注 入 C 法 开 采 海 底 沉 积 带 中 C 物 , 需 要 理 解 C 物 分 解 和 C 物 形成 的 热 力 学 和 动 力 学 原 理 。( 2 ) 海 底 沉 积 带 的 特 定 温 度 、 压 力 范 围 和 多 孔 介质 特 性 影 响 C C 物 的 热 力 学 特 性 。 海底 沉 积 带 多 孔 介 质 特 性 ( 孔 径 、 介 质 材 料 、 表 面 结 构 )中 孔 径 的 影 响 最 大 。( 3 ) 海 底 沉 积 带 中 , C 可 能 以 液 态 形 式 存在 。 如 果 注 入 的 C 不 以 C 物 形 式 留 在水 合 物 层 , 海 底 及 上 面 的 稳 定 性 都 会 受 到 危 害 。 因此 , 可 选 择 适 合 的 地 层 开 采 , 或 者 在 开 采 中 添 加 粘 结剂 、 矿 渣 和 煤 灰 等 物 质 用 于 填 补 由 于 水 合 物 分 解 的空 白 区 域 。( 4 ) 为 了 更 好 的 理 解 多 孔 渗 水 介 质 中 的 平 衡 条件 及 C 后 C 物 的 分 解 , 需 要 我 们 进 一步 理 解 界 面 传 质 、 多 孔 渗 水 介 质 的 特 征 : 包 括 可 湿性 、 孔 颗 粒 尺 寸 分 布 、 孔 形 状 和 尺 寸 大 小 、 液 体 饱 和度 、 是 否 存 在 粘 土 材 料 以 及 不 同 相 界 面 的 表 面 张 力 。参 考 文 献1 C o l l e t t T . S . K u u s k r a a V . A . . H y d r a t e s c o n t a i n v a s t s t o r e o f w o r l dg a s r e s o u r c e s [ J ] . O i l & G a s , 1 9 9 8 ( 1 1 ) : 9 0 - 9 5 i l k o v A . V . . G l o b a l e s t i m a t e s o f h y d r a t e - b o u n d g a s i n m a r i n es e d i m e n t s : H o w m u c h i s r e a l l y o u t t h e r e [ J ] . E a r t h - S c i e n c e R e v i e w s ,2 0 0 4 , 6 6 ( 3 - 4 ) : 1 8 3 - 1 9 7 a s a k i O t a , Y u k i A b e , M a s a r u W a t a n a b e , e t a l . M e t h a n e r e c o v e r yf r o m m e t h a n e h y d r a t e u s i n g p r e s s u r i z e d C J ] .F l u i d P h a s e E q u i l i b r i a ,2 0 0 5 , 2 2 8 - 2 2 9 : 5 5 3 - 5 5 9 i v a r a m a n , R .. T h e p o t e n t i a l r o l e o f h y d r a t e t e c h n o l o g y i n s e q u e s t e r i n gc a r b o n d i o x i d e [ J ] . G a s T i p s , 2 0 0 3 : 4 - 7 b i n u m a T . . M e t h o d f o r d u m p i n g a n d d i s p o s i n g o f c a r b o n d i o x i d eg a s a n d a p p a r a t u s t h e r e f o r e [ J ] . U . S . P a t e n t , , 1 9 9 3 , 5 ( 2 6 1 ) : 4 9 0 研 究 中 国 资 源 综 合 利 用 第 3 期2 2- -●我 国 将 建 一 批 再 生 资 源 集 散 交 易 市 场第 一 批 国 家 循 环 经 济 试 点 取 得 了 阶 段 性 成 果 ,第 二 批 试 点 已 于 近 日 正 式 启 动 。 日 前 , 记 者 从 国 家 发改 委 获 悉 , 今 后 一 个 时 期 , 国 家 将 支 持 建 设 一 批 重 点生 态 农 业 示 范 园 区 , 通 过 规 划 布 局 , 建 设 一 批 区 域 性再 生 资 源 集 散 交 易 市 场 , 并 支 持 沿 海 地 区 建 设 一 批以 再 生 原 料 为 主 的 再 生 资 源 拆 解 加 工 基 地 。记 者 了 解 到 , 今 后 一 个 时 期 , 我 国 循 环 经 济 工作 将 着 重 从 以 下 领 域 推 开 :推 进 企 业 实 施 清 洁 生 产 。 对 “ 三
展开阅读全文
  石油文库所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
0条评论

还可以输入200字符

暂无评论,赶快抢占沙发吧。

关于本文
本文标题:CO_2开采海底天然气水合物的研究进展
链接地址:http://www.oilwenku.com/p-53130.html
关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服客服 - 联系我们
copyright@ 2016-2020 石油文库网站版权所有
经营许可证编号:川B2-20120048,ICP备案号:蜀ICP备11026253号-10号
收起
展开