多孔介质内不同形态水对甲烷水合物形成性质的影响及机理研究

天然条件下沉积物物理性质对水合物形成性质影响明显，沉积物内液态水分依其存在形态可分为吸湿水、薄膜水、毛管水、重力水，不同形态水分所受的介质作用力及其物理性质不同，对介质内甲烷水合物形成性质影响也不一样。因此，本项目主要通过在初始时含不同形态水的介质内开展甲烷水合物形成实验，探讨不同形态水对水合物形成反应性质的影响，并定量计算形成过程中的介质水量变化，进而对比分析反应过程特征、水合物形成组构差异、形成过程中的水分迁移规律，最终揭示介质内甲烷水合物不同组构形成的原因及其动力学机理。

实验室内自行设计、组装了一套，可在甲烷水合物形成过程中即时测量不同介质内上、中、下三层位处水含量、温度变化的高压实验装置，并利用此装置分别在含不同水量的不同单一介质内、由单一介质组成的两层式、均匀混合型介质内，且分别含不同水量的条件下，采用恒压降温的方法，进行了甲烷水合物形成实验。实验结果显示：介质含水量、颗粒尺寸是影响水合物成核条件及生长过程的重要因素；温度降低条件仅控制水合物的成核位置及成核反应速率；气体压力条件是控制介质内水合物饱和度的关键因素；介质含水量为非饱和态时，水合物最终形成形态为孔隙填充型的分散状，水含量为饱和、过饱和时，水合物最终形成形态为孔隙取代型的节点状、块状；在结合实验结果与其他学者的最新研究结果的基础上，我们提出了介质内甲烷水合物的初步形成机制。本研究中获得的结论，为正确认识自然界中不同形态水合物的形成原因提供了一定的实验与理论参考，并对正确评估自然界中水合物储量也具有一定的参考价值。综上，我们三年来的研究工作基本完成了项目申请书中所列出的实验计划与研究内容。