课题基金 / 基金详情

孔隙内天然气水合物分解纳米气泡演化规律及其对二次生成影响机制

批准号:
52076032
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
陈聪
依托单位:
学科分类:
热物性与热物理测试技术
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
陈聪

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
天然气水合物是未来全球能源发展的战略制高点,我国储量巨大,其资源开采是我国重大战略需求。但天然气水合物开采仍存在产气效率低、持续性差的瓶颈。分解过程多相多组分运移规律及水合物二次生成机制是突破这一瓶颈必须解决的关键科学问题。分解液内纳米气泡富集,制约气水运移并控制水合物二次生成。然而,孔隙内纳米气泡演化规律不清,其对水合物二次生成的影响机制不明。项目聚焦天然气水合物分解及二次生成过程,探究CH4/水/固体体系润湿性变化规律及其微观控制机制,阐明润湿性、水合物分解液特性对纳米气泡演化的影响规律,建立孔隙内纳米气泡演化模型,追踪CH4分子“纳米气泡-水溶液-水合物”及水分子“水溶液-水合物”相态转变历程,在分子尺度解析水合物二次生成成核及生长路径,阐明纳米气泡演化对水合物二次生成的影响机制,开发基于纳米气泡控制的抑制水合物二次生成技术,探索解决水合物开采产气效率低、持续性差难题的有效方法。
英文摘要
Natural gas hydrate is the strategic point of global energy development in the future. China has huge reserves, and its resource exploitation is a major strategic demand of China. However, there are still bottlenecks of low gas production efficiency and poor sustainability in the exploitation of natural gas hydrate. The migration law of multiphase and multicomponent in decomposition process and the mechanism of hydrate secondary generation are the key scientific problems that must be solved to break through this bottleneck. The enrichment of nanobubbles in the decomposition solution restricts the gas-water migration and controls the secondary formation of hydrate. However, the evolution law of nanobubbles in pores is not clear, and the mechanism of its influence on hydrate secondary formation is open to questions. In the project, we focus on the decomposition and secondary generation process of natural gas hydrate, explore the variation of CH4/water/solid system wettability and its micro control mechanism, clarify the influence of wettability and hydrate decomposition solution characteristics on the evolution of nanobubbles, establish the evolution model of nanobubbles in pores, track the process of phase transition as CH4 molecule "nanobubbles-water solution-hydrate" and water molecule "water solution-hydrate", analyze the nucleation and growth path of hydrate secondary generation at molecular scale, clarify the influence mechanism of nanobubbles evolution on hydrate secondary generation, develop the technology of hydrate secondary generation inhibition based on the control of nanobubbles, and explore an effective method to solve the problem of low efficiency and poor sustainability of hydrate production.
天然气水合物是未来全球能源发展的战略制高点,我国储量巨大,其资源开采是我国重大战略需求。但天然气水合物开采仍存在产气效率低、持续性差的瓶颈。分解过程多相多组分运移规律及水合物二次生成机制是突破这一瓶颈必须解决的关键科学问题。分解液内纳米气泡富集,制约气水运移并控制水合物二次生成。项目聚焦天然气水合物分解及二次生成过程,阐明润湿性、水合物分解液特性对纳米气泡演化的影响规律,建立孔隙内纳米气泡演化模型,追踪CH4分子“纳米气泡-水溶液-水合物”及水分子“水溶液-水合物”相态转变历程,解析水合物二次生成成核及生长路径,阐明纳米气泡演化对水合物二次生成的影响机制。.本项目建立了水合物-水及水合物-水-气体系,分析了不同温度下水合物分解的微观特性、纳米气泡演化特性和形成机理及纳米气泡对后续分解的影响,提出了基于气体过饱和与扩散协同控制的纳米气泡演化模型。建立了亲/疏水壁面结构孔隙-水合物体系,分析了不同孔隙内水合物分解、纳米气泡演化及气-水运移特性。建立了不同尺寸的甲烷纳米气泡-水体系,分析了纳米气泡溶解及水合物形成的微观特性。发现伴随水合物的生长,五元水环数目、笼子数目与三体聚集结构数目高度相关。三体聚集结构的引入可控制水合物成核位点和加速水合物生长速率,且三体聚集结构数目越多,对水合物成核位点的控制概率越高,水合物生长的速率越快,在此基础上提出了气体水合物成核与生长的三聚体控制机制。本项目探明了水合物相变过程的微观机制及动力学特性,揭示了纳米气泡对水合物分解及成核的影响机制,以及成核过程中客体分子的聚集路径等,为天然气水合物的安全高效开采以及气体水合物技术的应用提供了一定的理论指导。在国际期刊上发表学术论文18篇,其中SCI检索18篇。出版英文专著1部。参加国际会议3次,培养博士生4名顺利毕业。
地质封存条件下超临界CO2在岩石表面粘滞特性及机理研究
  • 批准号:
    51676027
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    陈聪
  • 依托单位:
咸水层封存条件下CO2/盐水/岩石体系平衡润湿性的基础研究
  • 批准号:
    51206016
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    陈聪
  • 依托单位:
国内基金
海外基金