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

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