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低场核磁法在二氧化碳置换法开采可燃冰中的应用
更新时间:2023-12-25   点击次数:299次


一、       什么是可燃冰?

可燃冰学名是天然气水化合物,是甲烷、天然气、水的合成体。是在高压低温条件下可燃气体分子和水分子紧密结合的合成物,是白色或浅灰色的,形状像冰一样的冰雪晶体。它可以像固体酒精一样被点燃,所以被称为“可燃冰"。它是能量密度大而且是无污染能源。

可燃冰分布于深海或陆域永-久冻土中,其燃烧后仅生成少量的二氧化碳和水,污染远小于煤、石油等,且储量巨大,因此被国-际-公-认为石油等的接替能源。

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二、       可燃冰的分布及成因

自然界中的可燃冰主要赋存于低温、高压环境的海底浅表层沉积物和高纬度冻土里,约有97%可燃冰分布于海洋中,仅3%分布在陆地冻土带。可燃冰可在低于10℃时生成,超过20℃便会分解。在0℃时,只需30个大气压即可生成,压力越大越稳定。

其成因主要有两种类型:一种是由于气体渗漏到地层的孔洞或裂缝中,呈块状、脉状或结核状;另外一种是气体扩散到沉积物的孔隙中,形成微小的可燃冰颗粒充填于沉积物的孔隙中,通常不为肉眼所识别,这种可燃冰就像一杯水倒进沙子里,什么都看不到一样。

三、       如何开采可燃冰?

可燃冰一般存在于冻土带地下砂层、海底砂层、泥质沉积物中,大部分与土颗粒混合,所以想要大量开采可燃冰首先要解决泥沙淤堵以及如何在地下分解成气态等问题。另外可燃冰对温度和压力的变化很敏感,地层坍塌、海啸、地震、甲烷泄量甲烷泄露到大气层,所产生的温室效应比二氧化碳高25倍左右。

危险和机遇同在,想要转型新能源,我们迎难而上逐一解决成本、技术、风险三大难题。目前天然气水合物常规开采方法主要有∶降压法、二氧化碳置换法、加热法、注入抑制剂法等。

降压法:

让钻井套管达到可燃冰储层,管内压力小,管外可燃冰储层的压力大,于是可燃冰在这种压力差之下会分解出可燃气体,原为分解后再开采。但是为了预防泥沙淤堵管道,我国科学家提出了砾石-水合物连续置换开采和间歇式吞吐置换开采的解决方案,可在长期开采中对地层亏空量进行及时填充或置换。

加热法:

通过将水蒸汽、热水或表层海水输入到水合物层,促使其分解,但是此法成本较高。

注入抑制剂法:

通过注入乙醇、盐水等抑制剂,来改变水合物的均衡条件,促使其分解。

二氧化碳置换法开采可燃冰:

二氧化碳水合物形成的压力比可燃冰低,温度比可燃冰略高。可以向可燃冰储层注入二氧化碳,并在储层中形成二氧化碳水合物,这样由于压力差,可燃冰会分解出甲烷,便于持续开采。这种方法,因其兼顾环保技能,既能开发出水合物中的甲烷,又能实现二氧化碳封存。

四、       低场核磁共振技术在二氧化碳置换法开采可燃冰中的应用

在甲烷水合物(天然气水合物)的测量中,核磁共振法通常用于测量样品中甲烷分子的特征信号。通过分析信号的强度、频率和形状,可以推断出甲烷水合物(天然气水合物)的含量、饱和度以及样品中其他相关参数的信息。

总之,核磁共振法的测量原理基于原子核的自旋和磁矩之间的相互作用,利用外部磁场对原子核的能级结构和辐射吸收进行操控和检测。这种方法可以提供关于样品中原子核特性和分子特征的丰富信息。

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甲烷水合物(天然气水合物)的合成过程监测

 

 

 

 

 

 

 


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