天然气水合物孔底冷冻取样方法的室内试验研究

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1、2009年5月探矿工程(岩土钻掘工程)天然气水合物孔底冷冻取样方法的室内试验研究郭威，孙友宏，V．K．Chistyakov，张祖培，陈晨(1．吉林大学建设工程学院，吉林长春130026；2．俄罗斯圣彼得堡矿业学院，俄罗斯圣彼得堡199l06)摘要：本研究提出的天然气水合物孔底冷冻取样方法是利用外部冷源在孔底降低水合物岩心温度，采用主动式降温的方法降低水合物的临界分解压力，达到被动式降压来抑制水合物分解，获得水合物岩心的方法。首先，通过分析天然气水合物温压特性得出了孔底冷冻取样方法的可行性；然后，借助室内冷冻模拟试验确定了干冰为冷冻剂，酒精作为助冷催化剂和载冷

2、剂的冷冻方式；最后，依据冷冻模拟试验得出的干冰法冷冻方式研制了FCS型天然气水合物孔底冷冻取样器样机，并进行了土层钻进冷冻取样试验，取得冷冻黄土岩心。本研究提出天然气水合物孔底冷冻取样思想，为天然气水合物取样器的设计提供了新的思路。关键词：天然气水合物；孔底冷冻取样；干冰法冷冻方式；取样器中图分类号：／)634．4文献标识码：A文章编号：1672—7428(2009)05—0001—06LaboratoryExperimentalStudyonSamplingMethodforGasHydratesbyHoleBottomFreezing／GUOWei，SU

3、NYou—hong‘，Chistyakov，ZHANGZu-pei．CHENChen(1．ColegeofConstructionEngineering，JilinUniversity，ChangchunJilin130026，China；2．Saint—PetersburgMiningInstitute，Saint—Petersburg199106，Russia)Abstract：Exploitinggashydrateisbasedontheevaluation，andsampledrillingisthemostdirectmethod．Thesamp

4、lingmethodforgashydratebyholebottomfreezingisthewaythatthetemperatureofthegashydratecoreisdecreasedbycoldsource．Activecoolingcanreducethecriticaldissociatedpressureofgashydratetoinhibitgashydratedissociatingbypas—sivedecompression．Theresultoftemperaturedecreasingisthesameaspressure

5、increasingtoretainthecoreofgashy—drates．Butitiseasytodecreasetemperatureofcorebyexternalcoldsourceatthewellbottom．Firstly，thefeasibilitvof，freezingmethodforsamplinggashydratesisverifiedbytheanalysisonthetemperature—pressureproperty；secondly，dryiceisconfirmedascoolant．alcoholasposit

6、ivefreezingcatalystandcoolingmediumbymeansofindoorfreezingsimulation；andfinally，basedontheaboveexperiment。theprototypeofFCSholebottomfreezingsamplerforgashydrateswasdevel—oped．Freezingloesssampleisachievedbyfreezingsampleexperiment．Theresearchputsforwardfreezingmethodforsam—plingga

7、shydrates，andprovidesanewideaforthedesignofgashydratescoresampler．Keywords：gashydrates；holebottomfreezingsampling；dryicefreezingmethod；coresampler0引言冰”。天然气水合物的晶体结构模型如图1、实物如随着油气资源的逐渐减少，人类正面临着巨大图2所示。的能源压力。最近20多年来，越来越多的国家把目认识天然气水合物是开发水合物的前提，而钻光投向一种新型能源——天然气水合物的开发利探取样是识别天然气水合物最直接的方法。天然

8、气用。据地质学家估计，全球天然气水合物中有机碳水合物