石英砂粒径大小对甲烷水合物形成及分布的影响

为了研究不同粒径多孔介质体系中甲烷水合物的形成，本文采用粒径分别为0.075~0.5mm、0.5~1mm、1~2mm和2~3mm的石英砂作为多孔介质，在初始压力7.0MPa、温度0.5℃条件下进行水合物形成实验并进行取样观察、分层分解，得出不同粒径大小石英砂中甲烷水合物形成及分布的特征。结果表明：随着石英砂粒径的增大，石英砂砂体中的水合物形成量和初始水合物形成速率在逐渐减小；在粒径为0.075~0.5mm、1~2mm和2~3mm石英砂中，充气过程中水合物便开始形成，且并未出现明显的水合物大量形成阶段，而在粒径为0.5~1mm石英砂体系中出现了水合物大量形成的阶段；通过计算发现，0.5~1mm石英砂体系的气体消耗量最大，为0.47mol，2~3mm石英砂体系的气体消耗量最小，仅为0.05mol；在这4种粒径的石英砂体表面的甲烷水合物主要以分散状均匀分布于颗粒之间或胶结成块，但这一观察结果与通过分解的方法所得到的石英砂上部水合物形成量大于下部的结果存在差异；重复实验也发现，仅在粒径为0.5~1mm石英砂顶部出现了水合物大量富集的现象，因此推断认为在一定粒径的介质体系同时上部存在较大空隙时，水合物有可能会在空隙中大量富集存在。这一实验结果对自然环境中水合物的赋存区域及形态的预测具有一定的参考价值。     

“自保护”态CO2水合物分解动力及影响因素

水合物"自保护"效应对利用水合物法进行天然气运输以及二氧化碳运输、封存具有重要应用价值,但目前此现象的成因尚未被彻底阐释。采用恒压、降温的方法在不同温度条件下于超纯水、十二烷基硫酸钠(SDS)溶液中形成不同含气量的CO2水合物并迅速冻结,使其进入"自保护"状态。随后通过均匀升温法分解不同条件下"自保护"态的水合物,并测量气体释放速率及起始分解温度。将气体释放速率对累积释放气体量一次求导,以表征分解过程中水合物释放气体能力。结果发现,阐释水合物"自保护"效应成因的"冰壳"理论不能完全解释实验结果,"自保护"效应更倾向于由"过冷水"理论主控。结合有关学者在水合物分解时溶液中形成的微型(微米、纳米级)气泡方面的研究结果,提出:CO2水合物"自保护"效应更倾向于由"自保护"状态下水合物周围存在的过冷液态水,以及水合物初步分解时液态水内溶解的微型(微米、纳米级)气泡控制。     

青藏高原多年冻土区冷却路基技术现场实效监测研究

以青藏铁路现场实体工程为背景，选用块石路堤、块石护坡和通风管路堤主动冷却措施进行现场实体工群试验，通过对路基内温度场的监测，研究这些措施对保护冻土的作用及效果。分析结果表明，2个冻融周期后，块石护坡路基、通风管路基和块石路基均具有一定的调节降温作用，有利于下覆多年冻土的保护。但是冻土上限的抬升需要消耗下部土体的冷能来实现，说明冻上路基温度场还处于不稳定阶段。     

青藏铁路路基浅地表热状态动态监测初步分析

通过北麓河试验段天然地面和青藏铁路路基浅地面的土壤热通量和温度动态监测资料,主要论述了天然条件下多年冻土浅地表地温特征及其上部活动层内热变化规律以及修筑铁路路基后多年冻土及其上部活动层的动态变化规律,通过对比分析天然地面与铁路路基中冻土热状态的动态变化,给出了工程影响条件下冻土热状态的相对变化,并分析了动态变化的主要影响因素.     

降温速率对零度以上介质内甲烷水合物形成的影响

在自然界中,天然气水合物主要以散布状、斑块状和层状构造形式赋存于各种沉积物中,沉积介质对赋存于其中的天然气水合物的性质具有显著影响.采用12℃→0.5℃/3h和12℃→0.5℃/50h 2种降温方法在非饱和粗砂、粉土内分别形成甲烷水合物,以考察降温速率对介质内甲烷水合物生成形态及形成性质的影响.通过实验指出:改变降温速率不影响水合物最终生成形态;缓慢降温利于甲烷水合物在介质内集中生成且形成范围更大.     

粉土内甲烷水合物形成与分解过程中的水分特征

用可探测土壤内部水含量变化的pF-meter探头开展了甲烷水合物形成与分解过程中多孔介质内部水含量变化研究,结果表明,该新型研究方法可有效探测实验过程中多孔介质内水含量变化.通过研究指出:水合物生成时会对介质内的水产生吸力,将水向水合物处抽吸;水合物分解时会释放水,使介质内水含量增大;温度升高会使存于多孔介质内毛细管中的水向下流动;水合物在粉土中的二次形成范围比一次形成范围更大.     

青藏高原多年冻土区天然气水合物可能分布范围研究

青藏高原地区有大面积多年冻土分布,是我国陆地天然气水合物可能的赋存区域之一。在GIS平台下建立了基于三向地带性多年冻土地温分布的模型,利用地温钻孔资料对青藏高原地区多年冻土厚度做了回归统计分析,指出了青藏高原多年冻土年平均地温和多年冻土厚度的空间分布特征。结合陆域天然气水合物形成的热力学条件,对青藏高原多年冻土区天然气水合物可能赋存区域进行了研究,认为青藏高原多年冻土区天然气水合物可能主要集中分布在羌塘盆地西北部地区,其储量可能较为可观。更多还原     

甲烷水合物形成过程的CT识别原理和成像特征

采用计算机断层扫描技术(CT系统)开展了甲烷-纯水体系的气水合物生成和分解实验研究,结果表明,利用CT系统可以直观地获得甲烷水合物生成和分解的动态变化过程。指出:甲烷水合物的生成基本上从气液分界面开始,且形成初期存在突变性;生成的气水合物起初非常疏松、呈絮状,然后逐步变得密实;气水合物分解则是一个不断释放气体,由密实变得疏松的过程。     

基于突变级数法的块石结构路基降温效果评价

为综合评价块石结构路基的降温效果,以青藏铁路北麓河试验段块石护坡加厚路基、封闭块石护坡路基、开放与封闭块石基底路基和U型块石路基为研究对象。从冻土内部因素、外部因素2个方面出发,选取13个因子作为底层评价指标,采用突变级数法对块石结构路基的降温效果进行评价,建立由4个层次结构组成的块石结构降温效果评价模型。结果显示,评价结果与实测结果基本一致,评价结果能够较为准确地反映块石结构路基降温效果的强弱。在工程设施完成之初,块石护坡加厚路基易受工程热扰动影响,表现为弱降温效果;在地温变化达到相对稳定后,由于不同块石结构路基降温机制存在差异,U型块石路基、开放块石基底路基为强降温效果,封闭块石基底路基降温效果较强,块石护坡加厚路基、封闭块石护坡路基降温效果一般,其中U型块石路基的评价值大于0.97,降温效果最强。