低場(chǎng)核磁法在二氧化碳置換法開(kāi)采可燃冰中的應(yīng)用

時(shí)間：2023-12-23作者：蘇州紐邁分析儀器股份有限公司瀏覽：21

一、什么是可燃冰？

可燃冰學(xué)名是天然氣水化合物，是甲烷、天然氣、水的合成體。是在高壓低溫條件下可燃?xì)怏w分子和水分子緊密結(jié)合的合成物，是白色

或淺灰色的，形狀像冰一樣的冰雪晶體。它可以像固體酒精一樣被點(diǎn)燃，所以被稱(chēng)為“可燃冰"。它是能量密度大而且是無(wú)污染能源。

可燃冰分布于深海或陸域永-久凍土中，其燃燒后僅生成少量的二氧化碳和水，污染遠(yuǎn)小于煤、石油等，且儲(chǔ)量巨大，因此被國(guó)-際-公-認(rèn)為石

油等的接替能源。

二、可燃冰的分布及成因

自然界中的可燃冰主要賦存于低溫、高壓環(huán)境的海底淺表層沉積物和高緯度凍土里，約有97%可燃冰分布于海洋中，僅3%分布在陸地凍土

帶?？扇急稍?*10℃時(shí)生成，**過(guò)20℃便會(huì)分解。在0℃時(shí)，只需30個(gè)大氣壓即可生成，壓力越大越穩(wěn)定。

其成因主要有兩種類(lèi)型：一種是由于氣體滲漏到地層的孔洞或裂縫中，呈塊狀、脈狀或結(jié)核狀；另外一種是氣體擴(kuò)散到沉積物的孔隙中，形成微

小的可燃冰顆粒充填于沉積物的孔隙中，通常不為肉眼所識(shí)別，這種可燃冰就像一杯水倒進(jìn)沙子里，什么都看不到一樣。

三、如何開(kāi)采可燃冰？

可燃冰一般存在于凍土帶地下砂層、海底砂層、泥質(zhì)沉積物中，大部分與土顆粒混合，所以想要大量開(kāi)采可燃冰首先要解決泥沙淤堵以及如

何在地下分解成氣態(tài)等問(wèn)題。另外可燃冰對(duì)溫度和壓力的變化很敏感，地層坍塌、海嘯、地震、甲烷泄量甲烷泄露到大氣層，所產(chǎn)生的溫室

效應(yīng)比二氧化碳高25倍左右。

危險(xiǎn)和機(jī)遇同在，想要轉(zhuǎn)型新能源，我們逐一解決成本、技術(shù)、風(fēng)險(xiǎn)三大難題。目前天然氣水合物常規(guī)開(kāi)采方法主要有∶降壓法、二氧

化碳置換法、加熱法、注入抑制劑法等。

降壓法：

讓鉆井套管達(dá)到可燃冰儲(chǔ)層，管內(nèi)壓力小，管外可燃冰儲(chǔ)層的壓力大，于是可燃冰在這種壓力差之下會(huì)分解出可燃?xì)怏w，原為分解后再開(kāi)采。

但是為了預(yù)防泥沙淤堵管道，我國(guó)科學(xué)家提出了礫石-水合物連續(xù)置換開(kāi)采和間歇式吞吐置換開(kāi)采的解決方案，可在長(zhǎng)期開(kāi)采中對(duì)地層虧空量

進(jìn)行及時(shí)填充或置換。

加熱法：

通過(guò)將水蒸汽、熱水或表層海水輸入到水合物層，促使其分解，但是此法成本較高。

注入抑制劑法：

通過(guò)注入乙醇、鹽水等抑制劑，來(lái)改變水合物的均衡條件，促使其分解。

二氧化碳置換法開(kāi)采可燃冰：

二氧化碳水合物形成的壓力比可燃冰低，溫度比可燃冰略高。可以向可燃冰儲(chǔ)層注入二氧化碳，并在儲(chǔ)層中形成二氧化碳水合物，這樣由于壓

力差，可燃冰會(huì)分解出甲烷，便于持續(xù)開(kāi)采。這種方法，因其兼顧環(huán)保技能，既能開(kāi)發(fā)出水合物中的甲烷，又能實(shí)現(xiàn)二氧化碳封存。

四、低場(chǎng)核磁共振技術(shù)在二氧化碳置換法開(kāi)采可燃冰中的應(yīng)用

在甲烷水合物（天然氣水合物）的測(cè)量中，核磁共振法通常用于測(cè)量樣品中甲烷分子的特征信號(hào)。通過(guò)分析信號(hào)的強(qiáng)度、頻率和形狀，可以推

斷出甲烷水合物（天然氣水合物）的含量、飽和度以及樣品中其他相關(guān)參數(shù)的信息。

總之，核磁共振法的測(cè)量原理基于原子核的自旋和磁矩之間的相互作用，利用外部磁場(chǎng)對(duì)原子核的能級(jí)結(jié)構(gòu)和輻射吸收進(jìn)行操控和檢測(cè)。這種方法可

以提供關(guān)于樣品中原子核特性和分子特征的豐富信息。

甲烷水合物（天然氣水合物）的合成過(guò)程監(jiān)測(cè)


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