海底扩散体系含天然气水合物沉积物制样方法与装置-岩土力学.PDF

第32 卷第10 期 岩 土 力 学 Vol.32 No. 10 2011 年10 月 Rock and Soil Mechanics Oct. 2011 文章编号：1000－7598 (20 11) 10 －2972 －05 海底扩散体系含天然气水合物 沉积物制样方法与装置 魏厚振，韦昌富，颜荣涛，吴二林，陈 盼 （中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点试验室，武汉 43007 1） 摘 要：天然气水合物是分布在海洋和大陆多年冻土中的一种具有巨大商业开发价值的新型战略性替代能源。同时，含天然 气水合物地层中水合物的分解将带来严重的地质灾害和气候问题的关注。试验室内开展含天然气水合物沉积物物理力学性质 研究需要首先解决的是制样问题，即在试验室内快速形成符合现场原位形成模式的试样，并且水合物均匀分布于土样孔隙中。 海洋天然气水合物主要是在扩散体系中形成的，即溶解在水中的气体以扩散迁移的方式进入温压条件适合的地层内与水结合生 成天然气水合物。文中试验方法与装置利用高压恒流泵驱动溶有气体的去离子水在土样中循环，采用磁力搅拌装置加速和增大 气体在水中的溶解，使土样在较短时间内被溶气水饱和，然后将土样温度降低至与气体压力相对应的相变温度以下后，溶于水 中的气体与水结合生成水合物析出，且均匀地填充土样孔隙中。采用粉土和CO 气体试验表明，制得含水合物沉积物大约需1 d 2 的时间，通过观察和测试含水率证明，所制得试样具有良好的均匀性，解决了目前在试验中采用的制样方法所制得的试样中 水合物分布不均匀以及水合物形成时间过长的问题，为进一步开展含天然气水合物沉积物物理力学试验提供了技术保证。 关 键 词：天然气水合物；含天然气水合物沉积物；制样方法与装置 中图分类号：TU 447 文献标识码：A A method and apparatus for formation sample of gas hydrates bearing sediments in marine diffusion system WEI Hou-zhen, WEI Chang-fu, YAN Rong-tao, WU Er-lin, CHEN Pan (State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering, Institute of Rock and Soil