一维填砂管中天然气水合物的有效合成

许姣阳 关富佳 陈铮 王璐瑶 余俊 韩睿远

摘 要：水合物的原位取心技术尚未成熟，取心成本较高，因此，利用室内人工合成水合物沉积物来进行实验开采相关研究。利用一维填砂管来模拟天然气水合物在多孔介质中的合成，能够根据设计填砂管尺寸，合成不成规模的天然气水合物。可以为天然水合物注热开采、置换开采、驱替等开采模拟提供高质量的水合物基础。实验结果表明，在一维填砂管中，能够合成不同饱和度且较均匀的天然气水合物沉积层，天然气水合物在合成的天然气水合物与海底实际天然气水合物储层较为接近。

关键词：填砂管;天然气水合物;合成

1实验装置与实验材料

本次实验采用自设计实验仪装置，仪器由储层模拟系统、恒温控制系统、多元气体增压进气系统、供液系统、回压控制系统、气液分离计量系统和数据测量与采集系统七部分组成。储层模拟系统的主体为一长30cm的填砂管，内径2.54cm，有效容积为151.94ml，模拟最大承压为40MPa。恒温控制系统通过恒温水槽浴来设定和自动控制，控温区间在-20℃～100℃之间，控温精度为0.1℃，由低温恒温水浴外循环实现。平流泵注入流速0 mL/min～9mL/min。5个温度探针等距分布在一维填砂管的水平轴上，可实时监测水合物合成过程中的温度变化。

实验材料包括：纯度99.99%甲烷气体，纯度大于99.9%的蒸馏水，20目石英砂和高纯度十二烷基硫酸钠。

2 实验合成步骤

（1）连接管线，检查系统密封性，向一维填砂管中填入直径0.85mm（20目）的干砂，搅动使之均匀填充形成孔隙度为37.51%的多孔介质体系，记录填砂质量，再次填砂时，填砂质量保持不变，使得每次填砂形成的多孔介质模型保持一致。……