高時空間光学計測によるメタンハイドレート界面現象解明と天然ガス高効率生産への応用

利用高速时空光学测量阐明甲烷水合物界面现象及其在天然气高效生产中的应用

• 批准号: 18J11520
• 负责人: 神田 雄貴
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J11520/
• 关键词: メタンハイドレート; 解離現象; 熱物質輸送; 相界面; 光学計測; 干渉計; 反応速度

本研究では、海洋メタンハイドレート貯留層からの天然ガス高効率生産および増産に向けた、メタンハイドレート解離メカニズムの解明および高確度なメタン生産量の推定を実現する解離現象のモデル化を最終目標としている。前述の目標を達成するためには、メタンハイドレート界面近傍での非定常熱物質輸送現象の評価、および解離現象のモデル化が不可欠となる。本年度は、昨年度構築した化学反応モデルにおける活性化エネルギーを用いたパラメータフィッテングの精度向上や、高速位相シフト干渉計により取得したメタンハイドレート界面形状変化の評価を実施し、モデルの推定精度の向上や現象の多角的な検討を達成した。また確立した計測技術、および化学反応モデルによる解析手法を二酸化炭素ハイドレートの分解にも適用し、二酸化炭素の解離現象がメタンハイドレート同様に反応律速である可能性を示した。本結果は確立した計測技術および解析手法が、他ガス種ハイドレートへ応用できることを示しており、ガスハイドレート界面現象の研究に資する技術開発を行った。さらに、メタンハイドレート分解界面を高解像度カメラにより可視化し、界面の変化と分解速度について評価することで、解離現象が反応律速であることを明らかにした。この結果は、高速位相シフト干渉計による結果を裏付ける重要な成果である。以上より本研究では、高速位相シフト干渉計を用いた非定常熱物質輸送の定量計測と化学反応モデルにより、解離現象における熱物質輸送現象を定量評価し、解離現象の律速過程を明らかにし、合わせてメタンハイドレートの分解におけるメタン解離は反応律速であると推定した。解離現象における律速は、メタンハイドレートからの天然ガス高効率生産において重要な情報であり、本研究で明らかにした律速過程および律速の評価技術は、天然ガス増産において有用な知見であると言える。

This study aims to clarify and accurately estimate the natural high efficiency production and production of marine reservoirs, and to realize the dissociation phenomenon and its ultimate goal. To achieve the above objectives, it is necessary to evaluate the unsteady thermal mass transport phenomenon near the interface and to analyze the dissociation phenomenon. This year, we have successfully constructed a multi-angle model for the evaluation of chemical reaction, activation, and upward-looking phenomena in the construction of chemical reaction, upward-looking, high-speed phase reaction, and upward-looking phenomena. The measurement techniques, analytical methods and chemical reactions were established. The decomposition of diacidified carbon was studied. The possibility of the decomposition of diacidified carbon was demonstrated. The results of this paper establish the technical development for the study of measurement technology and analytical methods, and other kinds of interface phenomena. The interface resolution is high. The decomposition speed is high. The dissociation phenomenon is high. The result is high speed, high speed, high speed In this study, the quantitative measurement of unsteady thermal mass transport, chemical reaction, dissociation phenomenon, thermal mass transport phenomenon, dissociation phenomenon, and the rate of decomposition were estimated. Dissociation phenomena, law and speed, natural and high efficiency production, important information, this study, law and speed evaluation technology, natural and high efficiency production, useful information

项目成果

Quantitative measurement of interfacial heat and mass transfer using high-speed phase-shifting interferometer

使用高速相移干涉仪定量测量界面传热传质

• 发表时间: 2019
• 期刊: ELyT Workshop 2019 Abstract Book
• 作者: Yuki Kanda;Junnosuke Okajima;Atsuki Komiya
• 通讯作者: Atsuki Komiya

High-speed measurement of transient heat and mass transfer for evaluation of rate-determining step of gas hydrate dissociation

瞬态传热传质的高速测量，用于评估天然气水合物解离的速率决定步骤

• 发表时间: 2018
• 作者: Yuki Kanda;Atsuki Komiya
• 通讯作者: Atsuki Komiya

Visualization of transient heat transfer in the vicinity of solid-gas interface

固气界面附近瞬态传热的可视化

• 发表时间: 2020
• 期刊: Abstract book of ELyT Workshop 2020
• 作者: Yuki Kanda;Atsuki Komiya
• 通讯作者: Atsuki Komiya

メタンハイドレート界面近傍における非定常熱物質輸送その場計測とメタン解離の律速評価

甲烷水合物界面附近非稳态热质量传递的原位测量和甲烷解离的速率确定评估

• 发表时间: 2019
• 期刊: 第56回日本伝熱シンポジウム講演論文集
• 作者: 神田雄貴;岡島淳之介;小宮敦樹;圓山重直
• 通讯作者: 圓山重直

VISUALIZATION OF HEAT AND MASS TRANSFER NEAR THE FORMATION AND DISSOCIATION INTERFACE OF CO2 HYDRATE WITH HIGH-SPEED PHASE-SHIFTING INTERFEROMETER

利用高速相移干涉仪可视化 CO2 水合物形成和解离界面附近的传热传质

• DOI: 10.1615/ihtc16.tpm.023691
• 发表时间: 2018
• 期刊: Proceedings of the 16th International Heat Transfer Conference
• 作者: Yuki Kanda;Eita Shoji;Lin Chen;Junnosuke Okajima;Atsuki Komiya;Shigenao Maruyama
• 通讯作者: Shigenao Maruyama