1、天然氣水合物是一種儲(chǔ)量巨大且分布廣泛的清潔能源，主要存在于海底和凍土地區(qū)的沉積物孔隙中。開采天然氣水合物資源有助于緩解我國(guó)天然氣資源短缺的現(xiàn)狀，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，也能緩解世界能源危機(jī)。目前尚無成熟的天然氣水合物開采技術(shù)，另外由于天然氣水合物實(shí)際開采準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)、投入高、風(fēng)險(xiǎn)大，因此目前世界各國(guó)積極開展天然氣水合物的模擬開采研究。實(shí)驗(yàn)室模擬開采天然氣水合物的首要前提是制備水合物樣品，因此開展多孔介質(zhì)中天然氣水合物生成動(dòng)力學(xué)特性研究，保證在較短時(shí)

2、間內(nèi)生成數(shù)量充足的水合物，是進(jìn)行分解實(shí)驗(yàn)的保障。目前天然氣水合物在多孔介質(zhì)中的動(dòng)力學(xué)研究大多集中在多孔介質(zhì)類型、初始?jí)毫?、?shí)驗(yàn)溫度等因素對(duì)生成過程的影響，對(duì)生成實(shí)驗(yàn)與分解實(shí)驗(yàn)聯(lián)合分析較少，并且對(duì)生成與分解規(guī)律缺乏全面的認(rèn)識(shí)。本文針對(duì)這一關(guān)鍵問題展開深入研究。
　　本文首先測(cè)定了甲烷在純水條件下生成水合物的相平衡條件以確定動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)的溫度和壓力條件，其次在多孔介質(zhì)（石英砂）體系中進(jìn)行了不同吸水飽和度、不同石英砂粒徑、不同進(jìn)氣方式、不

3、同濃度十二烷基硫酸鈉（SDS）及不同床層高度條件下天然氣水合物的生成實(shí)驗(yàn)，研究了這些因素變化對(duì)天然氣水合物的水合轉(zhuǎn)換率、氣體消耗量、生成速率的影響。然后，分別采用升溫法、降壓法、注熱法對(duì)天然氣水合物樣品進(jìn)行分解研究，研究了不同開采方法下分解速率、產(chǎn)氣量的變化規(guī)律。最后，通過高壓可視顯微系統(tǒng)研究了天然氣水合物在石英砂-純水、石英砂-SDS溶液體系的生成與分解過程，從微觀層面對(duì)水合物生成與分解過程進(jìn)行觀察與分析。主要獲得以下幾點(diǎn)結(jié)論：

4、>　　①在天然氣水合物生成實(shí)驗(yàn)中，石英砂低飽和度條件下的氣體消耗量以及水合物生成速率較高，從水合轉(zhuǎn)換率角度分析，70％飽和度為最優(yōu)飽和度；小粒徑石英砂（0.18 mm~0.25 mm）體系的氣體消耗量和水合物生成速率明顯高于大粒徑（0.3 mm~0.9 mm）體系；采用下進(jìn)氣方式能夠快速提高水合物生成速率，縮短反應(yīng)時(shí)間，但氣體消耗量與上進(jìn)氣方式相差較小；添加SDS可明顯縮短天然氣水合物生長(zhǎng)時(shí)間；床層越高，氣體消耗量越低。
　　②在

5、天然氣水合物分解實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)：升溫分解過程具有平臺(tái)期，分解開始時(shí)間基本一致，水合物分解開始點(diǎn)為相平衡點(diǎn)；定壓分解時(shí)，壓力越低，水合物分解的產(chǎn)氣量越大，且石英砂-SDS溶液體系的產(chǎn)氣量和水合物分解速率較高；進(jìn)行注熱分解時(shí)，如果不及時(shí)將分解氣排出，會(huì)導(dǎo)致天然氣水合物的二次生成，且石英砂-SDS溶液體系的二次生成現(xiàn)象更為明顯，注熱后水合物含量反而增多。
　?、鄄捎酶邏嚎梢曪@微系統(tǒng)對(duì)天然氣水合物的生成與分解過程進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn)在石英砂-