研究与探讨
传源贞环境 72
天然气水合物实验检测与分析技术
姚蕾宋永臣刘瑜
（大连理工大学海洋能源利用与节能教育部重点实验室辽宁大连
116023
摘要天然气水合物在资源和环境上的重要性，已引起世界各国的高度关注。目前实验室采用多种检测及分析技术对天然气水合物进行研究，取得了一系列研究成果。光学检测可应用予非况积物的水合物实验；电阻法将在研究水合物成核机理中发挥重要作用；温压法、超声检测、TDR及CT技术电可有效地检测水合物的生成与分解过程；衍射法、拉受光谱及核磁共振可用于确定水合物晶体结构；DSC则为研究水合物的分解行为提供了新思路。
关键调天然气水合物衍射拉受光谱核磁共振
中图分类号：TE648
文献标识码：A
天然气水合物作为本世纪极具开发前景的能源已引起世界各国的高度关注。目前天然气水合物的研究主要涉及油气管道流动保障、能源开采、气体储运、地质灾害和气候变化等方面"，而模拟实验研究，作为天然气水合物开发利用的基础，已成为全球研究的热点。
随着天然气水合物研究的不断深人，水合物模拟实验也得到了不断完善。实验室采用多种检测与分析技术对水合物的结构、物理化学性质以及形成与分解的热动力学规律等
问题进行研究，取得了一系列研究成果。 1天然气水合物的实验检测技术
目前，检测水合物形成与分解过程的技术主要有温压
法、光学检测、超声检测、电阻法和时域反射技术等。 1.1温压法
温压法是通过分析实验中反应釜内温度、压力等的变化，来检测水合物的生成与分解，确定天然气水合物相平衡条件的方法。温压法对温度、压力的控制精度和测量精度要求较高，实验所需时间较长。国内外很多院校及研究机构利
用温压法做了水合物相平衡的相关实验。 1.2光学检测
光学检测主要利用光纤传感器等，探测水合物形成与分解过程中光的通过率，从而测定水合物的相态。光学检测要求反应釜是耐高压的透明材料（如蓝宝石）或带有视孔，且反应体系清晰可辨，以使观系水合物的生成与分解，确定水合物的相平衡数据。2002年业渝光等人在纯水中进行了甲烷水合物试验(2)，发现温度降到一定值时，光通过率综合值突然降低，水合物大量生成。升高温度到一定值时，光通过率综合值开始上升，水合物开始分解。
图1所示为中国石油大学油气减流体相态重点研究室自行设计的蓝宝石水合物反应釜(3)。为了模拟真实环境下的天然气水合物，需采用水、砂等混合物，因其不透明，光学检
测将受到制约。 1.3超声检测
作者商介；姚（1984~)，★，辽宁大速市人，在读项士研究生。
文章编号：16729064(2010)04-0009-03
超声检测是根据实测的声学参数（如声速、频率、幅度)来反演水合物相态信息的检测手段。张剑等人4的实验表明，在纯水体系中，声速的变化主要受温度制约，和水合物生成与否无明显关系；在松散沉积物体系中，声速和系统主频的变化可灵敏地反映水合物的生
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蓝宝石反应蓄水合物实验装置图1
成和分解；在岩心体系中，随着水合物的生成，纵、横波速度随着孔隙度的减小而增大，纵波幅度的衰减随着孔隙度的减小而减小。2008年中国石油大学的张卫东等人5对不同水合物饱和度下的填砂模型进行了声速测量，实验系统如图2所示。考虑水合物的胶
结作用对声速的影响，引人表观岩石骨架速度的概念，建立了威利时均方程在水合物层的修正模型。实验结果表明，水合物在形成过程中填充
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图2超声检测法实验系统示意图
了地层沉积颗粒之间的孔隙，增强了地层的胶结质量，导致水合物地层中声速提高，实验与理论模型吻合较好，为水合
物沉积层的声波测井解释提供了依据。 1.4电阻法
水合物的形成过程是一个成核一微晶一结晶一聚集的过程。电阻法在测量成核一微晶过程中是一种较为可靠的方法。它通过测量体系内离子或物理参数的变化对水合物生成
2010.NO.4.
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