武漢巖土所天然氣水合物分解變形研究取得進展

時間:2022-01-24

  天然氣水合物,俗稱“可燃冰”,是天然氣分子與水分子在相對低溫與高壓條件下形成的固態化合物,廣泛分布于大陸多年凍土地區和深海沉積物層,因其清潔、高效、量大的特點受到世界各國的關注,是一種前景廣闊的新型能源。然而,水合物開采目前仍然面臨著嚴峻的挑戰,其中一個較高的風險在于水合物開采可能使地層產生顯著變形,威脅到開采井的穩定。

  為此,中國科學院武漢巖土力學研究所土動力學團隊在孔隙介質化學-力學理論框架基礎上,提出了水合物沉積物的廣義相平衡理論,可以充分考慮水合物儲層中毛細、吸附和鹽分對水合物形成條件的影響。根據廣義相平衡理論可以推測,水合物沉積物在穩定區內溫-壓條件發生改變可以導致孔隙水合物的部分分解,進而造成儲層的基本物理力學特性的改變;進一步,研究團隊利用自行研發的實驗設備,進行了不同溫-壓路徑的分解實驗和變形監測,證實了水合物在穩定區發生部分分解并導致水合物沉積物變形。長期以來,科技人員通常只關注水合物儲層在跨越相平衡線時的分解,沒有意識到水合物穩定區內的分解變形。因此,本研究相關成果擴展了對水合物分解變形機理與規律的認識,為水合物資源開采提供更多有效參考。

  相關研究成果發表于Journal of Geophysical Research-Solid Earth、Journal of Natural Gas Science and Engineering、Geophysical Research Letters等期刊,研究工作獲得國家自然科學基金重點項目的資助。

  論文鏈接1: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2019JB018518

  論文鏈接2: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1875510021000275

  論文鏈接3: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2021GL092860

 

圖1. 天然氣水合物開采方法   

圖2. 孔隙介質對水合物形成條件的影響   

圖3. 水合物在穩定區內部分分解  

(文/圖 土動力學組)

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