孙始财等-山东科技大学-天然气水合物热物性原位、非原位测量方法研究

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Session 2 - Oral 10

天然气水合物热物性原位、非原位测量方法研究

孙始财,谷林霖,杨震东,赵洁,郝玉超

山东省土木工程防灾减灾重点实验室 土木工程与建筑学院,山东科技大学,山东 青岛 266590

摘要:天然气水合物导热系数在评估海底水合物沉积物稳定性、资源勘探及开发等方面具有重要作用,建立一套可靠的原位、非原位测量方法可以准确地测定不同来源的样品导热系数。本研究采用原位、非原位测量方法(包括样品制备、样品转样、样品装样和导热系数测量)研究一定温度及压力范围内水合物导热系数,并对具体实验流程进行详细探讨。采用预先压实的冰粉(或预先压实的冰粉与天然海沙混合物、THF溶液)、温度震荡及老化等方法制备优质甲烷水合物(或含甲烷水合物沉积物、THF水合物)样品,并使用Hot Disk热物性测试仪测量样品导热系数。实验结果表明,原位测量的甲烷水合物导热系数(0.4833-0.5467Wm-1K-1)、原位测量的饱和水合物天然海沙样品导热系数(1.1310-1.2703 Wm-1K-1)和非原位测量的THF水合物导热系数(0.5210-1.3510Wm-1K-1)与温度成正相关,而非原位测量的甲烷水合物导热系数(0.4143-0.5630Wm-1K-1)与温度不存在明显相关性。由于水合物表面的霜层(或冰膜)和探头附近的对流传热对测量结果的影响,相同条件下,非原位测量结果略大于原位测量结果。在转样装样时,THF水合物样品表面会产生厚度约为0.04 mm~0.05 mm的霜层,使导热系数测量结果存在0.30%~0.38%的相对误差;而甲烷水合物因常压自保护作用也会产生厚度不超过0.1 mm的冰膜,使测量结果存在0.75%~0.77 %的相对误差。本研究建立了一套完整的原位、非原位测量方法和实验流程,不仅可以用于天然气水合物导热系数测量,还可用于其他领域的热物性测量。

关键词:原位测量方法,非原位测量方法,导热系数,含水合物沉积物


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