海底天然气水合物分解与甲烷归宿研究进展

综述了近年来天然气水合物分解与甲烷归宿等方面的研究成果。天然气水合物的汇聚与地质构造或地层圈闭有关,其溶解受物质转换控制,分解则受热转换控制。水合物释放甲烷的运移方式包括分散式、中心式和大规模排放式。缺氧氧化和耗氧氧化是甲烷在海洋环境中的2种主要转化方式。天然气水合物释放甲烷的最终归宿主要为：①重新形成天然气水合物;②形成化能自养生物群落和沉淀出碳酸盐沉积;③与氧发生氧化后转变为CO2;④直接排放进入到大气中。沉积物中的微构造、化能自养生物群落、自生碳酸盐矿物及其碳氧同位素组成是水合物释放事件的指纹记录。     

水合物分解对海底边坡稳定影响的数值模拟分析

海底边坡失稳会给人类造成巨大危害,部分海底边坡失稳案例被证实与水合物分解有关。由于海底条件的复杂性,人们很难直接观察水合物分解引起的海底边坡失稳过程。数值模拟可以相对准确地预测水合物分解可能引起的海底边坡失稳状况。通过选用基于ABAQUS软件的有限元强度折减法,模拟海底边坡失稳的过程并得到相应结果,分析了水合物分解程度、水合物带上覆厚度、边坡角度等因素对海底边坡稳定性的影响。结果表明,正常情况下,塑性区首先在坡脚区域出现并逐渐向上发展至坡顶;当水合物分解达到一定程度后,塑性区首先出现在水合物带,随后自水合物带向上发展至坡顶,并和随后在坡脚出现的塑性区形成贯通边坡的塑性带。水合物埋藏越深,越有可能造成大规模的滑坡;边坡角度高于15°时,水合物分解会急剧促进边坡失稳。     

海洋天然气水合物开采方法及产量分析

海洋天然气水合物的巨大储量刺激了世界各国能源部门努力研究如何从天然气水合物储层生产天然气。根据水合物形成的条件,只有当水合物处在其相平衡条件以外,水合物才能分解。因此,水合物的开采方法只能为热熔法、抑制剂刺激法、减压法和地面分解法。为了对天然气水合物储层中气体的生产有个定量的评估,本文以水合物开采井为例,运用数学方法推导了水合物井中气体的产生量。结果表明,在天然气水合物储层中,天然气释放量是井内水合物分解温度、压力及水合物层气体渗透性的敏感函数。该函数可以用于天然气水合物井气体开采量的计算及对水合物储层可开采性评价。     

天然气体水合物在地质作用过程中变化的探讨

天然气体水合物是一种准稳定态的物质, 对引起温-压条件变化的各种地质作用是非常敏感的.沉积与剥蚀、海平面升降、冰期与间冰期等地质过程改变着海底环境温-压状况, 控制了沉积物中水合物的形成、保存与分解.快速沉积(尤其是海底滑坡和泥火山喷发等带来的瞬间堆积)、海平面上升、高纬地区冰期等使海底环境朝着增压、降温的方向变化, 有利于气体水合物形成与保存; 而迅速剥蚀、海平面下降、上覆冰体移除引起水合物分解.水合物的分解可以是渐渐的气体溢出, 也可以是猛然的气体喷发, 这取决于温度上升及压力降低的速度.气体水合物的“爆炸式”分解在海底表面可留下“圆坑状”地貌特征.地质过程中同一地区频繁的温-压波动可引起水合物中乙烷成分相对增加.      

基于电化学阻抗谱测试方法研究四氢呋喃水合物的生成和分解过程

含水合物沉积物的电学性质极为复杂且影响因素众多,目前所采用的电阻率参数尚不能充分刻画含水合物沉积物的电学特性。本文提出应用电化学阻抗谱法对四氢呋喃水合物的生成和分解过程进行测试,采用等效电路模型拟合阻抗谱,通过分析等效电路元件参数的变化规律研究水合物生成和分解过程的阻抗谱特征。研究发现:1四氢呋喃水溶液测试体系的电化学阻抗谱可用传荷与扩散共同控制的电极过程的等效电路进行拟合;2在降温、水合物生成前和生成后的过程中,电荷传递电阻和韦伯阻抗能够显著地反映以上三个过程的转换;3升温过程中各电路元件参数总体变化趋势与降温过程相反。研究表明电化学阻抗谱测试法是研究水合物的电学性质及其生成和分解过程动力学机理的一种有效方法,等效电路元件参数能够从不同的角度揭示水合物生成和分解过程的内在信息。     

天然气水合物注热水分解前缘热作用因素分析

为研究天然气水合物注热水分解前缘的热作用影响,建立了考虑孔隙介质中水合物饱和度的分解前缘数学模型,并进行迭代分析求解;实验测温前缘和电阻前缘与数学模型拟合前缘较好的吻合,误差控制在8%以内;分析了注热水温度和速率对分解前缘的热作用影响:温度对分解前缘影响的误差不超过8.71%,较大流速对分解前缘影响误差为4.53%,在提高注入热水温度的同时以较大注入速率能减小对水合物分解前缘的热作用影响。     

南海北部陆坡水合物分解引起海底不稳定性的定量分析

分析了天然气水合物分解引起海底斜坡不稳定性的原因,探讨了水合物分解引起沉积物层孔隙压力变化规律.以南海北部神狐海域水合物样品钻获区为研究对象,应用极限平衡法探讨了海底无限斜坡的稳定性问题,计算了设定的不同滑动面的安全系数,建立了目标不稳定区相关参数条件下的水合物分解与海底斜坡不稳定的模式图,模拟计算了不同程度的水合物分解对海底斜坡失稳的影响作用.结果表明：在假设条件下,南海神狐海域当水深为1200 m,沉积物层厚度为200 m,对于20°的较大坡角,沉积物层中5%水合物分解将引起海底斜坡失稳;斜坡坡角为5°时,沉积物层中15%水合物分解后,将会引起海底斜坡失稳;当斜坡坡角为3°或更小时,沉积物层中25%水合物分解后,将会引起海底斜坡失稳.     

天然气水合物分解及其生态环境效应研究进展

了解大陆／大洋边缘地区天然气水合物形成与分解及其在海底沉积物、水体及海底化学自氧生物群落中的一系列物理、化学及生物作用有助于我们在全球和区域尺度上探讨天然气水合物分解对气候变化的影响;天然气水合物在碳循环中的作用和大陆边缘流体活动与物质交换机制等问题。从水合物分解与全球变暖、贫／缺氧甲烷氧化作用、自生矿物沉淀、化学自养生物群落等方面综述了水合物的环境生态效应研究进展。天然气水合物的形成／分解及 其对海洋乃至全球环境生态变化的影响,深刻地反映了地球上岩石圈、水圈、大气圈和生物圈之间相互联系与相互作用,生物,特别是微生物对全球CH 4的平衡和自生矿物沉淀至关重要。     

盘龙铅锌矿浮选铅中矿工艺矿物学特征研究

针对广西盘龙铅锌矿选矿厂铅浮选指标较差的现状,以现场产出的铅中矿1为研究对象,采用化学多元素分析、物相分析、光学显微镜鉴定、解离度统计等技术手段,对盘龙铅锌矿浮选铅中矿的化学组成、物相组成、目的矿物的嵌布粒度及嵌布特征进行了详尽的工艺矿物学特征研究。研究结果表明,铅中矿1含Pb 2. 03%,主要赋存于方铅矿中;方铅矿整体嵌布粒径细小,经筛分分级后,不同粒径的分级产品中方铅矿的嵌布特征差异性极大,+74μm及-74～+39μm部分含铅矿物颗粒基本为铅-锌-硫复杂连生的集合体,这两个粒级金属总占有率达56%以上,是影响盘龙铅锌矿铅浮选指标的关键所在。根据以上研究结果,推荐采用对铅中矿1进行分级磨矿工艺流程改造,提高铅中矿1中方铅矿的单体解离度,实现铅精矿中铅金属回收率的进一步提升。     

Analysis for temperature and pressure fields in process of hydrate dissociation by depressurization

An improved axisymmetric mathematic modeling is proposed for the process of hydrate dissociation by depressurization around vertical well. To reckon in the effect of latent heat of gas hydrate at the decomposition front, the energy balance equation is employed. The semi‐analytic solutions for temperature and pressure fields are obtained by using Boltzmann‐transformation. The location of decomposition front is determined by solving initial value problem for system of ordinary differential equations. The distributions of pressure and temperature along horizontal radiate in the reservoir are calculated. The numeric results indicate that the moving speed of decomposition front is sensitively dependent on the well pressure and the sediment permeability. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.