多孔介质及盐度对甲烷水合物相平衡影响

为模拟自然界天然气水合物的合成与分解条件,开发了研究多孔介质中甲烷水合物相平衡特性的实验装置,利用恒定容积法测定了孔隙尺寸、盐度等对甲烷水合物相平衡条件的影响.结果显示多孔介质中甲烷水合物容易生成,诱导时间短.随着孔隙尺寸的增加,甲烷水合物相平衡曲线右移;随着盐度的增加,甲烷水合物相平衡曲线左移;盐度水平和孔隙尺寸水平...     

游离气作用下的渗漏型甲烷水合物形成

为了准确评估海洋水合物的资源潜力,必须研究水合物在沉积层里的形成过程。渗漏体系里往上运移的甲烷气(游离)、原位孔隙水(包括溶解气及溶解盐)与固体骨架共同作用,在动态相平衡条件下形成甲烷水合物并在孔隙里沉淀胶结,形成含水合物藏。游离气迁移能改变沉积层的地质属性,根据规律建立了多相流模型,并以南海北部为背景,以反应开始和结束两个时刻演绎了水合物形成过程中,孔隙毛细压力、渗透率、各相饱和度和盐度的联动变化关系,表明游离气含量是渗漏型水合物成藏的控制性因素之一。     

甲烷水合物拉曼光谱特征及其在流体包裹体分析中的应用

甲烷水合物具有明显的拉曼光谱特征，但会受到压力和组成的影响，压力主要影响甲烷水合物拉曼峰强度，而组成会影响甲烷水合物的类型以及特征峰的拉曼位移。流体包裹体中甲烷水合物形成时的温度和压力是流体包裹体分析中的重要参数。采用原位拉曼光谱技术对南黄海盆地栖霞组地层石英脉中的天然CH4-H2O体系流体包裹体进行了分析。实验结果表明，利用激光拉曼光谱技术可以获得包裹体中甲烷水合物的拉曼光谱信号。该研究包裹体中的水合物为I型甲烷水合物，其形成温度为7．5℃（280．65K）；结合甲烷水合物相平衡关系计算得到包裹体中甲烷生成的压力为5．6MPa。原位拉曼光谱技术不仅可以准确识别甲烷水合物的类型，而且也可定量获取包裹体中水合物的生成条件。     

厌氧甲烷氧化及其影响因子的研究进展

厌氧甲烷氧化(anaerobic oxidation methane, AOM)对降低全球甲烷排放具有重要意义，是当前生物地球化学循环的研究热点之一。基于此，综述了以不同电子受体参与的AOM反应，包括硫酸盐还原型厌氧甲烷氧化、反硝化型厌氧甲烷氧化和金属离子型厌氧甲烷氧化，对参与不同类型AOM的相关微生物种类及代谢途径进行梳理，重点总结影响因子包括甲烷浓度、氧化还原电位、温度、pH值及盐度对AOM的影响，最后展望了应拓宽研究区域，探寻更多参与AOM的电子受体及其他反应耦合体系，以期为进一步研究甲烷氧化过程在碳、氮、硫及金属离子生物地球化学循环中的重要意义提供参考。     

三水盆地古近纪早期微体生物群及其古环境意义

 对三水盆地SB-01钻孔下古近系地层进行了微体化石分析,共发现介形类7属10种,分布于5个层位;轮藻化石9属15种,见于3个层位。根据介形类和轮藻化石的分布、丰度和分异度变化,讨论了三水盆地古近纪早期的古环境变化。分析结果表明,三水盆地古近纪早期可划分为4个环境演化阶段。阶段A（89.0~75.5 m）：气候较干燥,水体较浅的半咸水环境;阶段B（75.5~53.5 m）：气候温暖潮湿为主,湖平面上升,水体盐度仍较高;阶段C（53.5 ~ 21.0 m）：温湿－干旱气候条件交替出现,湖平面和水体盐度波动频繁;阶段D（21.0 ~ 5.2 m）：气候温暖湿润为主,水体较深,湖水逐渐淡化,相应于湖盆发育盛期。     

甲烷水合物拉曼光谱特征及其在流体包裹体分析中的应用

甲烷水合物具有明显的拉曼光谱特征,但会受到压力和组成的影响,压力主要影响甲烷水合物拉曼峰强度,而组成会影响甲烷水合物的类型以及特征峰的拉曼位移.流体包裹体中甲烷水合物形成时的温度和压力是流体包裹体分析中的重要参数.采用原位拉曼光谱技术对南黄海盆地栖霞组地层石英脉中的天然CH4-H2O体系流体包裹体进行了分析.实验结果表明,利用激光拉曼光谱技术可以获得包裹体中甲烷水合物的拉曼光谱信号.该研究包裹体中的水合物为Ⅰ型甲烷水合物,其形成温度为7.5℃(280.65 K);结合甲烷水合物相平衡关系计算得到包裹体中甲烷生成的压力为5.6 MPa.原位拉曼光谱技术不仅可以准确识别甲烷水合物的类型,而且也可定量获取包裹体中水合物的生成条件.     

神狐深水海域天然气水合物成藏的气源条件

为深入分析南海北部神狐深水海域天然气水合物形成的气源控制因素,以神狐海域天然气水合物调查区为重
点研究对象,在基础调查资料和相关钻探成果的综合研究基础上,全面探讨了神狐海域天然气水合物成藏的气源供给
条件。研究结果表明：（1）神狐海域浅层400～1 200 m 以内具备良好的适合微生物成因甲烷气体生成条件,生物气生
气潜力巨大;（2）深部古近系文昌组湖相和恩平组煤系两套成熟烃源岩,亦以生气为主,能够提供一定数量的热解气
补充之;（3）深部成熟热解气通过纵向断层或底辟通道垂向运移至浅层海底,在浅部与微生物气一起侧向运移至天然
气水合物稳定域内形成混合型天然气水合物藏。     

甲烷浓度对瓦斯水合物生长速率的影响

为提高瓦斯水合物生成速率,利用可视化水合物实验设备,研究了四种不同甲烷体积分数的高浓度瓦斯气样在0.3 mol/L四氢呋喃（THF）和0.2 mol/L十二烷基硫酸钠（SDS）复配溶液中水合固化过程,获取了瓦斯水合物生成过程的压力-时间曲线,结合水合物生长速率模型对数据进行计算和分析。结果表明：随着甲烷体积分数的提高,瓦斯水合物生长速率呈增大趋势,最大可达5.40×10~（-6）m~3/min;THF-SDS复配体系在一定程度上提高了瓦斯水合物生长速率,促进了水合物的形成。该研究为应用水合物技术进行瓦斯固化储存提供了参考数据。     

天然气水合物样品声纵波特性和温压影响测量

介绍了低温实验室合成天然气水合物声纵波传播速度和衰减的测量,以及不同温度和压力条件对纯甲烷水合物样品纵波传播速度的影响．在0—15℃温度范围内测量了冰、四氢呋喃（tetrahydrofuran,THF）水合物、天然气水合物样品及它们与砂的混合物样品的声纵波速度和声波穿透后的幅度．当冰、THF水合物、天然气水合物的密度分别为898,895和475kg／m3时,纵波速度分别为3574,3428和2439m／s,衰减依次增大．天然气水合物与砂的混合物的纵波速度明显低于冰与砂和THF水合物与砂的混合物样品的速度,它们的声衰减都比较小．实验室合成的天然气水合物密度比较低,当密度为475kg／m3时,纵波速度为2439m／s;经过压实密度增加,纵波速度随之增加,而衰减逐步减小,当密度为890kg／m3时,速度为3259m／s．在温压影响实验中的两个样品均在同样的初始条件下生成,但水的转化率不一样．在9．6～38MPa的压力范围内,随着活塞压力和孔隙压力的增加,甲烷水合物样品纵波速度也随着增加,从3049m／s增加到3337m／s．不同温度下甲烷水合物样品纵波速度随温度的增加而减少,速度从3800m／s降到3546m／s,且在冰点附近变化很大．     

延安气田北部山1段储层微观孔隙结构对可动流体赋存的影响

以延安气田北部山1段储层为研究对象,通过铸体薄片、扫描电镜、恒速压汞、核磁共振等实验方法,分析其储层微观孔隙结构特征,研究其对可动流体赋存的影响。结果表明,研究区储层主要为岩屑石英砂岩和岩屑砂岩,溶孔、晶间孔和微裂隙为主要的孔隙类型,发育缩颈喉道,片状、弯片状喉道。储层具有中—大孔隙、微细喉道的特征,喉道为影响储层渗流的关键因素,微裂隙及溶蚀影响孔隙、喉道的发育。微裂隙型储层喉道半径大,喉道频谱分布宽,渗透性最好。储层样品可动流体饱和度为14.82%～55.16%,平均为32.23%。研究认为,喉道半径、孔隙半径、孔喉比及分选性影响着可动流体的饱和度,喉道半径为影响可动流体赋存的主要因素,尤其是半径≥1.5μm的喉道,其所占比例越高,可动流体饱和度越高;而半径≤0.3μm的微喉道比例越高,可动流体饱和度越低。分选系数越高,可动流体饱和度越高。     

二氧化硅介质对其表面水合笼稳定性的影响

采用量子化学中的密度泛函理论探究了不同笼型结构（CH₄@5¹²6²和CH₄@4³5⁶6³）的不同环面（四元环面、五元环面、六元环面）以不同方式（单面平行和双面插嵌）与介质SiO₂作用对水合笼稳定性的影响，计算了水合笼与SiO₂表面间的相互作用能、水合笼的变形能、水合笼中甲烷分子与笼子之间的相互作用能和水合笼中水分子间的结合能。结果表明：单面平行构型中的SH-6和双面插嵌构型中的SI-（5+6）、SH-（4+6）最有利于水合笼的分解；SiO₂介质与水合笼通过结构匹配的方式形成氢键，降低了水合笼的稳定性，弱化了水合笼对甲烷的束缚。     

Anaerobic oxidation of methane: Geochemical evidence from pore-water in coastal sediments of Qi’ao Island (Pearl River Estuary), southern China

The concentrations of CH4 and SO4^2- in pore-water and the carbon isotope compositions of total dissolved inorganic （TCO2） and OH4 were determined for three coastal sedimentary cores collected from Qi＇ao Island （Pearl River Estuary）, southern China. Results show that methane concentration changes dramatically at the base of the sulfate-reducing zone and sulfate concentration gradients are linear for all stations. In addition, the carbon isotope of methane becomes heavier at the sulfate-methane transition （SMT）, which causes ∑CO2-δ^13C to become the minimum. The geochemical profiles of pore-water render indirect evidence for anaerobic oxidation of methane （AOM）. Based on numerical modeling of AOM and sulfate-reducing rates, the portion of total sulfate reduction occurring via AOM is 9.0%, 84% and 45.5%, respectively, and the percentage of TCO2 added to the pore-water is 4.7%, 72.4% and 29.45% correspondingly for three sites. Furthermore, it is found that the methane concentration, methane diffusive flux and the depth of SMT are controlled by the quantity and quality of sedimentary organic matter incorporated into the sediments. The great amount of organic material is favorable for rapid depletion of sulfate via sedimentary organic matter degradation, and on the other hand, causes the increase of the methane flux in the SMT, which results in a portion of sulfate reduction supported by AOM. Accordingly, the SMT was shifted towards the sediment surface.     

含甲烷水合物松散沉积物超声波性质的实验研究

实验模拟海域含天然气水合物松散沉积物, 并测量其声学性质变化规律, 以期为天然气水合物地震勘探和资源评价提供科学依据。采用一套改进的水合物超声波速度测量装置, 根据反应釜内部气体压力的变化, 连续监测实验过程中甲烷水合物饱和度的变化, 获得被水完全饱和的松散沉积物中甲烷水合物饱和度与声波速度的关系。模拟南海神狐海域SH-7钻孔的HY-3样品, 进行多个轮次的甲烷水合物形成?分解实验, 实测纵、横波的速度均落在水合物非胶结曲线与胶结曲线之间, 表明甲烷水合物在沉积物孔隙中同时存在胶结和非胶结多种赋存形式, 在分解和合成过程中均以呈悬浮状或作为支撑颗粒的水合物优先, 但少量起胶结作用的水合物始终存在, 并对沉积物声学性质有明显的提升作用。     

硫酸钡结垢动力学瞬态模型研究

注水是维持地层压力及提高原油采收率的最主要开发方式。当注入水与地层水混合后,由于注入水中的SO₄^2-与地层水中的Ba²⁺的化学不相容性,将产生BaSO₄垢,堵塞储层的孔隙与喉道,造成严重的储层损害。为了定量预测硫酸钡结垢量,首先,在Bedrikovetsky经典动力学模型的基础上,详细推导了含扩散项的硫酸钡结垢动力学瞬态模型,对模型有限差分并利用第四和第五阶Runge-Kutta方程求出数值解,避免了国内外已有的模型求解过程中做出岩芯入口端Ba²⁺浓度与SO₄^2-浓度比远小于1的假设,提高了模型的适用性。然后,通过岩芯瞬态驱替实验测定岩芯出口端Ba²⁺的浓度,利用浓度数据反演出模型中的两个重要系数——扩散系数和反应速率常数。最后,研究了低SO₄^2-浓度的注入水驱替不同PV时岩芯中硫酸钡结垢量的分布。结果表明：随着驱替体积增加,岩芯内的硫酸钡结垢量增大;沿岩芯长度方向上的结垢量呈先增大后减小趋势;岩芯内最大结垢量的位置向岩芯中部偏移。     

丙烷含量对多组分气体水合物生长速率的影响

为使多组分瓦斯气体迅速固化、储运,利用可视化水合物实验设备,研究了三种多组分气样在0.1 mol/L四氢呋喃(THF)和0.2 mol/L十二烷基硫酸钠(SDS)复配溶液中的水合固化过程,实验获取了水合物生成过程的压力-温度-时间曲线,结合水合物生长速率模型对实验数据进行计算和分析。结果表明:三种气样中随着丙烷含量的提高,生长速率呈增大趋势,在一定程度上可以提高水合物生长速率,抑制水合物中甲烷的含量。     

玉米芯活性炭的制备及储气性能

天然气、氢气、二氧化碳等气体的吸附研究在洁净气体代油燃料的强化存储、温室气体减排、大气治理等方面具有重要意义,其重点内容是高效吸附材料的开发．以玉米芯为原料,采用磷酸活化法制备了含有较高中孔比例的活性炭,其比表面积达到1,610,m2/g,孔容为1.72,cm3/g,中孔体积达到1.14,cm3/g,占孔容的66％．测定了H2、N2、CH4和 CO2在该吸附剂上的吸附等温线．在0.4,MPa 时,CO2对 CH4的选择性达到2.76,对 N2的选择性达到7.63,对 H2的选择性达到42.31,具有良好的分离应用前景．测定了水存在条件下甲烷在该活性炭上的吸附等温线,由于孔尺寸有利于甲烷水合物的生成,因此甲烷吸入量较在干燥吸附剂上提高了82％．根据克劳修斯-克拉佩龙方程计算了甲烷水合物的生成焓为-64.37,kJ/mol．     

气体水合物生成特性实验研究

实验研究了添加剂对甲烷气体水合物形成过程的影响。发现微量的表面活性剂降低了甲烷气体水合物在静止反应器中形成的诱导时间,并使水合物快速形成和生长,提高了水合物形成过程中的填充密度。阴离子表面活性剂（十二烷基硫酸钠）对水合物生长的促进作用比非离子表面活性剂（烷基多糖苷）强。液态烃环戊烷降低了水合物形成的诱导时间,但环戊烷不能提高水合物的填充密度。     

Decreased stability of methane hydrates in marine sediments owing to phase-boundary roughness

Below water depths of about 300 metres, pressure and temperature conditions cause methane to form ice-like crystals of methane hydrate. Marine deposits of methane hydrate are estimated to be large, amassing about 10,000 gigatonnes of carbon, and are thought to be important to global change and seafloor stability, as well as representing a potentially exploitable energy resource. The extent of these deposits can usually be inferred from seismic imaging, in which the base of the methane hydrate stability zone is frequently identifiable as a smooth reflector that runs parallel to the sea floor. Here, using high-resolution seismic sections of seafloor sediments in the Cascadia margin off the coast of Vancouver Island, Canada, we observe lateral variations in the base of the hydrate stability zone, including gas-rich vertical intrusions into the hydrate stability zone. We suggest that these vertical intrusions are associated with upward flow of warmer fluids. Therefore, where seafloor fluid expulsion and methane hydrate deposits coincide, the base of the hydrate stability zone might exhibit significant roughness and increased surface area. Increased area implies that significantly more methane hydrate lies close to being unstable and hence closer to dissociation in the event of a lowering of pressure due to sea-level fall.     

CaF2对CaO-Al2O3-CaF2熔体结构影响的分子动力学研究

采用分子动力学的方法研究了不同CaF₂含量下CaO-Al₂O₃-CaF₂三元渣系熔体结构的变化规律,包括熔渣的短程结构、中程结构和键角的变化.结果表明:Ca—F,Al—F,Ca—O,Al—O的平均键长分别为0.2345,0.1895,0.2325,0.1745nm.随着CaF₂的加入,Ca²⁺与配位的阴离子(O^2-,F^-)存在动态平衡现象,总配位数维持在6~7之间.研究体系中Al—O四面体结构存在由复杂(Q⁴和Q³)向简单(Q²和Q¹)的转变,同时还会发生Al—O四面体［AlO₄］^5-向［AlO₃F］^4-结构的转变,两种转变的综合作用使熔体的网络结构解聚,为CaF₂改善CaO-Al₂O₃-CaF₂熔渣的流动性提供了合理的微观解释.键角分析表明F^-在体系中更多的是替换原来O^2-的位置,以Al³⁺为核心的网络结构依然为四面体结构,没有引起大规模的原子重新排列.