祁连山冻土区多组分气体水合物形成过程实验研究

孟庆国, 刘昌岭, 李承峰, 郝锡荦. 祁连山冻土区多组分气体水合物形成过程实验研究[J]. 海洋地质前沿, 2022, 38(1): 72-79. doi: 10.16028/j.1009-2722.2020.128
引用本文: 孟庆国, 刘昌岭, 李承峰, 郝锡荦. 祁连山冻土区多组分气体水合物形成过程实验研究[J]. 海洋地质前沿, 2022, 38(1): 72-79. doi: 10.16028/j.1009-2722.2020.128
MENG Qingguo, LIU Changling, LI Chengfeng, HAO Xiluo. Experimental study on the forming process of multi-component gas hydrates in Qilian Mountain permafrost area[J]. Marine Geology Frontiers, 2022, 38(1): 72-79. doi: 10.16028/j.1009-2722.2020.128
Citation: MENG Qingguo, LIU Changling, LI Chengfeng, HAO Xiluo. Experimental study on the forming process of multi-component gas hydrates in Qilian Mountain permafrost area[J]. Marine Geology Frontiers, 2022, 38(1): 72-79. doi: 10.16028/j.1009-2722.2020.128

祁连山冻土区多组分气体水合物形成过程实验研究

  • 基金项目: 国家自然科学基金(41876051,41976074,41302034)
详细信息
    作者简介: 孟庆国(1983—),男,博士,高级工程师,主要从事天然气水合物实验测试与模拟实验方面的研究工作. E-mail:mengqimg@126.com
    通讯作者: 刘昌岭(1966—),男,博士,研究员,博士生导师,主要从事天然气水合物方面的研究工作. E-mail:qdliuchangling@163.com
  • 中图分类号: P618.13

Experimental study on the forming process of multi-component gas hydrates in Qilian Mountain permafrost area

More Information
  • 祁连山冻土区天然气水合物气体组成复杂,储层裂隙发育,研究其形成过程对准确理解该区域天然气水合物的形成机制具有重要意义。基于祁连山冻土区水合物的气体组成配置了多组分气体,并对其在纯水、水合物矿区水及冻土岩芯介质体系中的水合过程进行了实验观测,获得了不同条件下多组分气体水合物的诱导时间及聚集形态特征,探讨了不同反应介质(水样盐度、沉积介质)对多组分气体水合物形成过程的影响。结果表明,冻土岩芯中多组分气体水合物的形成诱导时间较溶液体系更短,水合反应更快。多组分气体水合物呈现“松针状”“发丝状”“块体状”等多种形态,并优先在气液界面和反应釜内壁形成聚集,其形成过程呈现明显的“界面优势”特征,即冻土岩芯孔裂隙表面以及矿区水中悬浮颗粒为水合反应提供了除气液界面和反应釜壁外的“第三界面”,有效加快了多组分气体水合物的形成过程。

  • 加载中
  • 图 1  水合物生成分解P-T实验装置

    Figure 1. 

    图 2  水合物生成分解动力学可视化实验装置

    Figure 2. 

    图 3  冻土岩芯+矿区水样2#体系中多组分气体水合物形成过程温度和压力变化

    Figure 3. 

    图 4  不同体系中多组分气体水合物的形成诱导时间

    Figure 4. 

    图 5  纯水体系中多组分水合物形成聚集形态变化

    Figure 5. 

    表 1  实验用多组分气体组成比例

    Table 1.  Compositions of multi-component gas samples used in the experiments

    %
    C1C2C3i-C4n-C4i-C5n-C5C6CO2
    气样160.097.0124.903.120.570.011.930.202.17
    气样255.437.1325.703.421.480.012.950.253.63
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    表 2  祁连山水合物矿区水样化学组成

    Table 2.  Chemical composition of mine water samples in Qilian Mountain hydrate deposit area

    样品编号 盐度/‰ 离子浓度/(mg/L)
    Cl NO3 SO42− Na+ K+ Mg2+ Ca2+
    1# 0.3 4.83 29.08 269.07 26.04 9.07 36.03 55.38
    2# 0.5 18.93 88.26 88.35 181.90 4.78 7.15 14.91
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    表 3  不同介质体系中多组分气体水合物生成条件

    Table 3.  Formation conditions of multi-component gas hydrates in different media systems

    实验体系初始压力/MPa初始温度/K生成温度/K
    纯水 1.36 286 276
    矿区水样1# 1.35
    矿区水2# 1.38
    冻土岩芯+纯水 1.25
    冻土岩芯+矿区水样2# 1.39
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出版历程
收稿日期:  2020-09-08
录用日期:  2021-11-17
刊出日期:  2022-01-28

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