[发明专利]一种实验室填砂管甲烷可燃冰制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种实验室填砂管甲烷可燃冰制备方法，先将甲烷溶解于甲烷溶解剂中得到饱和的甲烷溶液；然后将甲烷溶液与砂粒混合均匀，加入至填砂管中压实，在填砂管外包裹被水浸湿的棉花或布料，置于冰箱或冷冻柜冷冻2‑3d，即可得到填砂管甲烷可燃冰。本发明为选择最佳可燃冰快速过冷纳米液化剂、选择最佳注入方式、选择最佳注入速度提供了简单快速的方法和实验装置，为选择最佳开采可燃冰甲烷气的方法提供了技术和理论依据。

技术领域

本发明涉及可燃冰的实验室研究技术领域，更具体的说是涉及一种实验室填砂管甲烷可燃冰制备方法及其应用。

背景技术

目前，全球蕴藏的常规石油天然气资源消耗巨大、面临枯竭，急需开发新的能源。而天然气水合物(Natural Gas Hydrate，简称Gas Hydrate)即可燃冰，是分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中，由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质，分布范围极为广阔。科学家的评价结果表明，仅在海底区域可燃冰的分布面积就达4000万平方公里，占地球海洋总面积的1/4。而且在标准状况下，一单位体积的天然气水合物分解最多可产生164单位体积的甲烷气体。所以，开发可燃冰能源可以有效解决现阶段石油资源开发殆尽的问题，而开发可燃冰最重要的是开展可燃冰的实验室研究，为工业化开采可燃冰提供可靠的依据。

但是，现有的实验室生成可燃冰的方法要求异常苛刻的高压、低温条件。并且，虽然采用原位中子衍射可以合成稳定的可燃冰晶体样品，但是可燃冰甲烷气充放、封存、计量都是难题。

因此，如何简化制备可燃冰的方法，如何进行甲烷气充放、封存、计量的是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种实验室填砂管甲烷可燃冰制备方法及其应用，可以实现在填砂管中生成甲烷可燃冰，得到的填砂管甲烷可燃冰可用于驱替采出可燃冰甲烷气的实验，并能计量计算驱替效率。本发明首先增大甲烷的在水中的溶解量，用甲烷气溶解量计算甲烷气在水中的溶解率；在填砂管中生成甲烷可燃冰；然后用0.8％～1.4％可燃冰快速过冷纳米液化剂驱替生成甲烷可燃冰的填砂管，用排水采气法计量采出的甲烷气量，计算驱替效率。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种甲烷溶解剂MST，包括如下重量百分比的组分：0％-40％二乙二醇丁醚、0％-10％叔丁醇、0％-20％聚丙二醇、0％-15％聚乙烯醇、0％-10％十二烷基硫酸钠、0％-23％乙二醇乙醚乙酸酯、0％-11％乙酰乙酸乙酯、0％-40％二乙二醇丁醚、0％-40％二乙二醇乙醚、0％-40％丁酸异戊脂、0％-40％乙酸异戊脂、0％-40％丙烯酸异辛酯和0％-40％丁酸丁酯，余量水补足100％。

本发明还提供了一种填砂管甲烷可燃冰生成方法，具体包括如下步骤：

(1)如上所述的甲烷溶解剂称量各原料，混合均匀得到甲烷溶解剂；

(2)将甲烷溶解于甲烷溶解剂中得到饱和的甲烷溶液；

(3)将甲烷溶液与砂粒混合均匀，使砂粒浸湿透，加入至填砂管中压实，在填砂管外包裹被水浸湿的棉花或布料，置于冰箱或冷冻柜冷冻，即可得到填砂管甲烷可燃冰；水浸湿的棉花或布料保证在后续驱替时填砂管甲烷可燃冰始终保持可燃冰冰冻状态。

优选的，步骤(2)中所述溶解过程温度为15～25℃、压强为1.0×10⁵Pa；甲烷与甲烷溶解剂的体积比为(0.1～20.0)：1.0。

优选的，步骤(3)中甲烷溶液与砂粒的体积比为甲烷溶液与砂粒的体积比为(1～2)：(3～6)；所述棉花或布料的厚度3cm-5cm，设置冷冻温度为冷冻时间为2-3d。

优选的，所述砂粒包括可燃冰地层岩石研磨得到的砂粒或按地层矿物成分配制得到的砂粒。