[发明专利]一种天然气水合物样品的生成方法

说明书

本发明涉及一种天然气水合物样品的生成方法。所述方法涉及由导管连接的气水溶液制备釜和水合物合成反应釜两个装置。该生成方法包括利用气水溶液制备釜，通过加压和搅拌，制备饱和气水溶液；通过注水使水合物合成反应釜内处于无自由气相环境，并通过温压控制使水合物合成反应釜内达到目标水合物样品生成所要求的温压条件，促使溶解态水合物形成气直接转化为水合物样品；通过液体循环不断注入饱和气水溶液，向水合物合成反应釜内补充水合物形成气，直至水合物样品生成量达到预期值。该方法可模拟纯水或不同盐度条件下水合物样品的形成，以及模拟多孔介质中水合物样品的形成。

技术领域

本发明属于天然气水合物成藏、水合物勘探开发技术领域，具体涉及一种天然气水合物样品的生成方法。

背景技术

实验模拟已经成为天然气水合物研究的主要手段，在水合物成藏理论研究、水合物勘探开发技术改进与完善、水合物利用技术以及水合物防治领域都开展了广泛的实验模拟研究。这些实验模拟研究多是通过向水合物生成系统中通入甲烷等水合物形成气，在特定的温压条件下由这些水合物形成气与水生成固体水合物。但在自然界水合物赋存的多孔介质中，孔隙水十分普遍，孔隙水中会存在一定量的溶解气体，这些溶解气也参与了水合物的形成，成为水合物资源的重要组成部分。在溶解气形成水合物时，水合物形成气不以气相形式出现，水合物形成过程是一种无自由气相参与的过程。目前对于无自由气相状态下水合物形成的模拟研究还基本处于空白状态。

文献“Hydrate formation in layers of gas-saturated amorphous ice”，通过实验模拟，研究了饱含甲烷、乙烷、丙烷和二氧化碳气体的无定形冰层中水合物的形成过程。采用真空装置，在液氮的参与下，在特定温压条件下，将水蒸气与上述气体制成饱含气体的冰层，然后以恒定的升温速率(0.03K/s)对饱含气体的冰层进行加热，使其温度介于77-200K。随着温度的升高，水合物晶体开始形成并不断生长；通过装置配备的传感器可以观测到水合物生成过程。考察了含有不同气体的冰层的转化温度与水合物晶体生成温度，以及冰层中气体含量与水合物晶体生成温度间的关系，认为冰层转化温度以及水合物晶体生成温度由其介电性决定；而冰层中气体含量的增加，则会使形成水合物晶体的温度增加。该文献所描述的冰层中水合物的生成过程，虽也没有自由气相参与，但采用的是冰层，不能模拟自然界沉积物孔隙水中溶解气形成水合物的过程。

因此，亟需一种模拟自然界沉积物孔隙水中溶解气形成水合物的过程，展现逼近真实地质条件下沉积物孔隙水中溶解气体形成水合物的特征，促进天然气水合物合成技术的发展。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种天然气水合物样品的生成方法，该生成方法可用于模拟自然沉积条件下孔隙水中溶解气形成水合物的特征，且适用于各种形状、各种承压范围的实验装置中水合物样品的生成研究。

为此，本发明提供了一种天然气水合物样品的生成方法，其包括以下步骤：

A，向气水溶液制备釜中注入水和水合物形成气，形成饱和气水溶液；

B，向水合物合成反应釜中注满水，形成无自由气相的水合物合成反应环境；

C，将饱和气水溶液从水合物合成反应釜的底部入口注入，水合物形成气在水合物合成反应釜中逐步转化为水合物样品；

D，将从水合物合成反应釜顶部出口排出的溶液从气水溶液制备釜的顶部入口返回至气水溶液制备釜中，并向气水溶液制备釜中不断注入水合物形成气，继续形成饱和气水溶液；

E，重复步骤C-D，直至水合物合成反应釜内的水合物样品生成量达到预期目标。

根据本发明的一些实施方式，在常温和3-5MPa的压力条件下，通过搅拌使水合物形成气不断溶解到水中，形成饱和气水溶液。