《沉積層中水合物驅替形成與CO2多相場耦合運移機理研究》是依託山東科技大學，由孫始財擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：沉積層中水合物驅替形成與CO2多相場耦合運移機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：孫始財
- 依託單位：山東科技大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
無論CO2海底封存還是置換開採天然氣水合物，其本質都是沉積層中CO2運移及其與孔隙水驅替形成水合物過程。沉積物CO2水合物的形成及對滲透率的影響已有很多研究，但還有一些問題尚待研究，如文獻報導的靜置模式形成水合物未考慮CO2-孔隙水驅替作用、相變潛熱擴散效應以及多相場耦合影響CO2擴散，獲得的結論或模型尚無法直接套用。本項目通過在不同沉積物中液態CO2驅替形成水合物，研究水合物沿程生長特性、生成速率、相變熱擴散效應、沉積物滲透率，分析形成模式、溫度、壓力、沉積物類型、驅動流速等因素對它們的影響規律，揭示水合物驅替形成對CO2滲流擴散的影響機理，提出驅替形成水合物速率方程、滲透率與飽和度關係式和熱擴散效應方程，探討其耦合關係，結合多孔介質傳熱傳質理論和水合物結晶理論，建立相應的CO2多相場耦合運移模型。研究成果將拓展多相場耦合理論，並為CO2海底水合物封存、置換開採技術提供重要的理論依據。
結題摘要
無論CO2海底封存還是置換開採天然氣水合物，其本質都是沉積層中CO2運移及其與孔隙水驅替形成水合物過程。沉積物CO2水合物的形成及對滲透率的影響已有很多研究，但還有一些問題尚待研究，如文獻報導的靜置模式形成水合物未考慮CO2-孔隙水驅替作用、相變潛熱擴散效應以及多相場耦合影響CO2擴散，獲得的結論尚無法直接套用。本項目通過大量實驗獲得了CO2水合物驅替形成特性，發現不能等同於傳統的靜置模式分析水合物的成核生長；通過引入統計機率理論，利用histogram圖、Q-Q圖、K-S測試和S-W測試發現THF水合物、CO2水合物成核誘導期均呈現對數常態分配,誘導期的隨機特性隨著過冷度的增加而減弱，不僅天然海沙中水合物誘導期縮短而且海水中水合物誘導期也可能被縮短。所以不能單純的通過幾輪實驗判斷水合物誘導期的變化規律，否則可能得到錯誤的結論。獲得了CO2飽和度和滲透率之間的關係，認為不能簡單地套用現有的模型，因此擬合了得到了兩者之間的關係；測定了純CO2水合物及其在沉積物中的導熱係數和分解熱，分析了其變化規律，並且對水合物熱物性測試樣品製備的方法進行了詳細的研究，初步探討了分解潛熱熱對CO2擴散的影響；通過引入化學勢建立了描述CO2多相場耦合運移過程，可以簡單地通過一個參數來反應多種因素對CO2運移的影響。研究成果將拓展多相場耦合理論，並為CO2海底水合物封存、置換開採技術提供重要的理論依據。
