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《中国海洋大学》 2005年
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海洋天然气水合物元素地球化学行为模拟实验研究

陈敏  
【摘要】:天然气水合物(Gas Hydrates)是21世纪一种重要的潜在能源,主要分布于大陆边缘的海底沉积物和大陆上的永久冻土带中。然而由于天然气水合物的不稳定性以及其中含有大量的甲烷,也使它成为地质灾害和全球气候变化的诱发因素。 对天然气水合物的基础性研究,尤其是天然气水合物实验室模拟研究非常必要。在实验室模拟天然气水合物的生成环境,探索水合物的生成机制不仅花费资金少、风险低,而且极具理论价值。目前取得的关于天然气水合物的元素地球化学数据,大部分是来源于天然气水合物区域的沉积物或沉积物岩芯中的孔隙水,在取样过程中天然气水合物大部分已分解,所以不能如实的反映水合物层的真实情况。加之对水合物生成过程中元素地球化学行为的模拟实验,现阶段研究成果还比较少,研究的程度亦不够深入。因此我们想通过实验模拟手段来研究由于水合物的形成而引起的离子浓度变化以及氢、氧同位素分馏特征。 本文为此设计了一套实验流程,提出了直接测定天然气水合物生成过程中海水中元素变化的实验方法,探讨了不同影响因素(温度、压力、振动、过滤方式和沉积物颗粒大小等)对实验结果的影响,选择了最佳实验条件。 在两种体系下(天然海水—甲烷体系和沉积物—天然海水—甲烷体系)对天然气水合物形成过程中离子浓度的变化进行了初步研究,结果表明,水合物形成过程中由于排盐作用的影响,离子浓度都有不同程度的增高,但只有K~+、Sr~(2+)和Cr~-离子能较好地反映由水合物排盐作用引起的溶液浓度变化,因此我们认为,K~+、Sr~(2+)和Cr~-离子在孔隙水中的浓度异常是指示天然气水合物存在的重要标志。 在沉积物—天然海水—甲烷体系中,通过对六种不同粒度的沉积物中离子浓度在水合物反应前后变化的研究,我们发现沉积物粒度太大或太小都不利于水合物的生成。在天然海水—甲烷体系中,我们通过对水合物生成前后溶液中的Cl~-离子浓度和氢、氧同位素成分的分析,研究了天然气水合物形成过程中氢、氧同位素的分馏情况。实验测定了氢、氧同位素的分馏系数,证明了氢、氧重同位素易于富集在水合物中。结合世界各地富含天然气水合物沉积层孔隙水的同位素组
【学位授予单位】:中国海洋大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:P744.4

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 公衍芬;曹志敏;郑建斌;;天然气水合物的特征及其识别标志[J];地质与资源;2008年02期
2 刘涛;郑国东;潘永信;刘宏芳;;地质微生物对海洋天然气水合物的影响[J];天然气地球科学;2009年06期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 相凤奎;二氧化碳水合物法海水淡化实验研究[D];山东科技大学;2011年
2 姚艳红;输气管线及生产装置中气体水合物形成及防治研究[D];大庆石油学院;2007年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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6 赵省民,聂凤军,曾凡刚,江思宏;内生热液矿床与天然气水合物矿床形成机制的比较研究——以美国卡林矿带金矿床与布莱克高原水合物矿床为例[J];地球学报;2001年03期
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8 狄永军,郭正府,李凯明,于开宁;天然气水合物成因探讨[J];地球科学进展;2003年01期
9 陈多福,徐文新,吴时国,宋海斌,姚伯初;美国天然气水合物研究计划介绍[J];地球科学进展;2003年02期
10 吴能友,陈弘,蔡秋蓉,王宏斌;科学大洋钻探与天然气水合物[J];地球科学进展;2003年05期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 吴青柏;蒲毅彬;蒋观利;邓友生;邢丽丽;冯小太;;甲烷水合物生成和分解的X射线断层扫描试验研究[J];冰川冻土;2006年01期
3 蒋观利;吴青柏;蒲毅彬;邢莉莉;;利用CT扫描对粗砂土中甲烷水合物形成过程中水分迁移特征的分析[J];冰川冻土;2009年01期
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8 雷怀彦,王先彬,郑艳红,张中宁,周晓峰;天然气水合物地质前景[J];沉积学报;1999年S1期
9 栾锡武,初凤友,赵一阳,秦蕴珊,陈左林;我国东海及邻近海域气体水合物可能的分布范围[J];沉积学报;2001年02期
10 郑艳红,雷怀彦,王峰,吴保祥;甲烷水合物在AlCl_3溶液中的相平衡条件[J];沉积学报;2002年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张凌;蒋国盛;宁伏龙;韩博;吴翔;窦斌;;钻井液微观结构对水合物分解传热传质特性的影响探讨[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
2 宋海斌;;天然气水合物体系动态演化研究(Ⅰ):地质历史演变[A];中国科学院地质与地球物理研究所二○○三学术论文汇编·第四卷(油气资源)[C];2003年
3 宋海斌;;天然气水合物体系动态演化研究(Ⅱ):海底滑坡[A];中国科学院地质与地球物理研究所二○○三学术论文汇编·第四卷(油气资源)[C];2003年
4 宋海斌;张岭;江为为;郝天珧;;海洋天然气水合物的地球物理研究(Ⅲ):似海底反射[A];中国科学院地质与地球物理研究所二○○三学术论文汇编·第四卷(油气资源)[C];2003年
5 宋海斌;吴时国;江为为;;南海东北部973剖面BSR及其热流特征[A];中国科学院地质与地球物理研究所2007学术论文汇编(第三卷)[C];2008年
6 ;An Analysis on Stability and Deposition Zones of Natural Gas Hydrate in Dongsha Region,North of South China Sea[A];中国科学院地质与地球物理研究所第十届(2010年度)学术年会论文集(上)[C];2011年
7 郝召兵;伍向阳;秦静欣;杨伟;;时移地震监测天然气水合物开采可行性分析[A];中国科学院地质与地球物理研究所第十届(2010年度)学术年会论文集(下)[C];2011年
8 刘华荣;梅平;陈武;惠小敏;;天然气水合物的勘探开发及环境效应研究进展[A];2007中国科协年会专题论坛暨第四届湖北科技论坛优秀论文集[C];2007年
9 鲁晓兵;王丽;王淑云;赵京;王爱兰;;四氢呋喃水合物沉积物力学性质研究[A];第十三届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集[C];2007年
10 杨文达;李培廉;;冲绳海槽天然气水合物研究[A];加强地质工作 促进可持续发展——2006年华东六省一市地学科技论坛论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 倪国江;基于海洋可持续发展的中国海洋科技创新战略研究[D];中国海洋大学;2010年
2 孙运宝;南海北部陆坡深水区地质灾害机理与钻前预测[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2011年
3 吕琳;天然气水合物(地球物理属性)的神经网络识别方法及软件开发[D];吉林大学;2011年
4 赵江鹏;天然气水合物钻控泥浆制冷系统及孔底冷冻机构传热数值模拟[D];吉林大学;2011年
5 孙建业;海洋沉积物中天然气水合物开采实验研究[D];中国海洋大学;2011年
6 杜娟;低剂量抑制剂作用下水合物颗粒粘附作用及聚集机理研究[D];华南理工大学;2011年
7 庞守吉;祁连山木里天然气水合物钻孔沉积构造特征及与水合物分布关系研究[D];中国地质大学(北京);2012年
8 于增慧;冲绳海槽火山岩中岩浆包裹体及气体同位素组成研究[D];中国科学院海洋研究所;2000年
9 陈多福;海底天然气渗漏系统水合物形成分解动力学及微生物作用[D];中国科学院研究生院(广州地球化学研究所);2004年
10 吕华华;赤道北太平洋粘土沉积物的标型特征及其应用研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨松涛;深水矢量水听器的研制[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 李彬彬;冻土带可燃冰成因机理研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
3 任立辉;自容式深海原位激光拉曼光谱系统的软件设计与实现[D];中国海洋大学;2010年
4 张华青;海洋可控源电磁法电磁响应研究[D];中国地质大学(北京);2011年
5 杨旭;祁连山冻土区天然气水合物钻探区沉积物及岩心热释光特征初探[D];中国地质大学(北京);2011年
6 贺涛;天然气水合物保温保压绳索取心钻具设计[D];中国地质大学(北京);2011年
7 房治强;冻土区天然气水合物热激法试开采系统及数值模拟研究[D];吉林大学;2011年
8 李国圣;天然气水合物钻探泥浆冷却系统数值模拟及应用研究[D];吉林大学;2011年
9 张大平;加速合成四氢呋喃水合物实验研究及水合物地层钻探扰动有限元分析[D];吉林大学;2011年
10 郭长松;气体水合物生成特性基础研究[D];大连理工大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈多福,陈先沛,陈光谦;冷泉流体沉积碳酸盐岩的地质地球化学特征[J];沉积学报;2002年01期
2 蒲毅彬,邢莉莉,吴青柏,邓友生;天然气水合物CT实验方法初步研究[J];CT理论与应用研究;2005年02期
3 苏正;陈多福;;海洋天然气水合物的类型及特征[J];大地构造与成矿学;2006年02期
4 张文亮,贺艳梅,孙豫红;天然气水合物研究历程及发展趋势[J];断块油气田;2005年02期
5 赵省民,吴必豪,王亚平,卢振权;海底天然气水合物赋存的间接识别标志[J];地球科学;2000年06期
6 宋海斌,江为为,张文生,郝天珧;天然气水合物的海洋地球物理研究进展[J];地球物理学进展;2002年02期
7 狄永军,郭正府,李凯明,于开宁;天然气水合物成因探讨[J];地球科学进展;2003年01期
8 陈忠;颜文;陈木宏;王淑红;肖尚斌;陆钧;杨华平;;海底天然气水合物分解与甲烷归宿研究进展[J];地球科学进展;2006年04期
9 蒲毅彬;吴青柏;蒋观利;;封闭系统中多孔介质甲烷水合物的CT实验研究[J];地球科学进展;2007年04期
10 吴必豪,张光学,祝有海,卢振权,陈邦彦;中国近海天然气水合物的研究进展[J];地学前缘;2003年01期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 郝文峰;天然气水合物生成过程及其反应器特性研究[D];大连理工大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 杨艳;南海北部陆坡冷泉双壳化石地球化学研究[D];中国地质大学(北京);2006年
2 邱钰文;气体水合物相平衡机理及分离技术[D];中国石油大学;2009年
3 耿涛;正渗透法水溶液脱盐研究[D];北京化工大学;2010年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 陈翰;陈忠;颜文;王淑红;颜彬;;海洋沉积物的磁化率——天然气水合物的新指标[J];海洋科学;2011年06期
2 王佟;王庆伟;;我国陆域天然气水合物勘查技术理论与实践[J];煤炭科学技术;2012年10期
3 苏新;陈芳;张勇;王媛媛;焦露;蒋宏忱;董海良;;海洋天然气水合物勘查和识别新技术:地质微生物技术[J];现代地质;2010年03期
4 魏伟;张金华;吝文;王莉;;天然气水合物成藏机理及主控因素[J];新疆石油地质;2010年06期
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 李波;高效环保水合物解堵剂的实验研究[D];华南理工大学;2011年
2 胡志兴;天然气水合物相平衡研究及其应用[D];燕山大学;2011年
3 刘义兴;天然气水合物开采机理实验研究[D];中国石油大学;2009年
4 相江芸;南海天然气水合物地球化学勘探方法技术研究和资源潜力分析[D];中国地质大学(北京);2012年
5 刘培培;管输天然气水合物形成位置预测模型研究[D];西安石油大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 南卓铜,李述训,刘永智;基于年平均地温的青藏高原冻土分布制图及应用[J];冰川冻土;2002年02期
2 刘增利,李洪升,朱元林,蒲毅彬,李红艳;冻土初始与附加细观损伤的CT识别模型[J];冰川冻土;2002年05期
3 雷怀彦,王先彬,房玄,郑艳红;天然气水合物研究现状与未来挑战[J];沉积学报;1999年03期
4 孟宪伟,刘保华,石学法,吴金龙;冲绳海槽中段西陆坡下缘天然气水合物存在的可能性分析[J];沉积学报;2000年04期
5 栾锡武,初凤友,赵一阳,秦蕴珊,陈左林;我国东海及邻近海域气体水合物可能的分布范围[J];沉积学报;2001年02期
6 雷怀彦,师育新;铝硅酸盐矿物溶解作用铝活性研究[J];沉积学报;1996年02期
7 沈平,徐永昌;石油碳、氢同位素组成的研究[J];沉积学报;1998年04期
8 陈荣发;东海蕴藏“可燃冰”资源量可观[J];东海海洋;2000年04期
9 陈多福,赵振华,解启来,徐文新,姚伯初;琼东南盆地崖13气田天然气形成水合物的温压条件和厚度计算[J];地球化学;2001年06期
10 侯增谦,浦边郎;古代与现代海底黑矿型块状硫化物矿床矿石地球化学比较研究[J];地球化学;1996年03期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 龚建明;刘昌龄;成海燕;;天然气水合物的开发试验有如星星之火——第6届国际天然气水合物会议[J];海洋地质动态;2008年10期
2 蒋少涌,凌洪飞,杨竞红,倪培,林春明,季俊峰;同位素新技术方法及其在天然气水合物研究中的应用[J];海洋地质动态;2001年07期
3 雷怀彦,王先彬,房玄,郑艳红;天然气水合物研究现状与未来挑战[J];沉积学报;1999年03期
4 张剑,业渝光;天然气水合物探测技术的模拟实验研究[J];海洋地质动态;2003年06期
5 王淑红,宋海斌,颜文;天然气水合物的环境效应[J];矿物岩石地球化学通报;2004年02期
6 戚学贵,陈则韶;天然气水合物研究进展[J];自然杂志;2001年02期
7 王祝文,李舟波,刘菁华;天然气水合物的测井识别和评价[J];海洋地质与第四纪地质;2003年02期
8 刘怀山,赵月霞;管道中天然气水合物的形成对“西气东输”的影响[J];青岛海洋大学学报(自然科学版);2003年02期
9 高兴军,于兴河,李胜利,段鸿彦;地球物理测井在天然气水合物勘探中的应用[J];地球科学进展;2003年02期
10 卢林松;天然气水合物国际研讨会在青岛召开[J];海洋石油;2003年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 吴应湘;;天然气水合物的性质、勘探及开采[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年
2 郑军卫;;加快我国天然气水合物研究工作步伐[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年
3 杨木壮;黄永样;姚伯初;金庆焕;;南海天然气水合物资源潜力及其能源战略意义[A];科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集[C];2004年
4 雷兴林;何丽娟;;海洋沉积与天然气水合物形成过程的数值模拟研究[A];中国地球物理·2009[C];2009年
5 王淑红;颜文;宋海斌;;南海南部天然气水合物稳定带厚度及资源量估算[A];中国地球物理学会第二十届年会论文集[C];2004年
6 栾锡武;;天然气水合物的上界面[A];中国地球物理·2009[C];2009年
7 耿建华;邵磊;吴松;吴能友;张光学;;关于南海ODP1144站位天然气水合物进一步探讨[A];中国地球物理.2003——中国地球物理学会第十九届年会论文集[C];2003年
8 王彦瑞;曾树兵;严雪莲;高秀敏;;水合物在海洋天然气运输中应用探讨[A];2009年度海洋工程学术会议论文集(上册)[C];2009年
9 赵群;郝守玲;;天然气水合物的岩石物理:物理模拟研究[A];中国地球物理学会第二十届年会论文集[C];2004年
10 罗艳托;朱建华;陈光进;郭绪强;;天然气水合物资源的开发利用及环境保护[A];第九届全国化学工艺学术年会论文集[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 王宪忠;天然气水合物[N];大众科技报;2000年
2 ;与国家需求共呼吸 立科学前沿同攀登[N];中国国土资源报;2010年
3 本报记者 窦克林 通讯员 陈惠玲;科技进步:我国海洋勘查的支撑[N];中国矿业报;2011年
4 樊栓狮;天然气水合物如何成为后续能源[N];中国化工报;2005年
5 记者 滕艳 特约记者 曹雪晴;模拟实验研究推进天然气水合物探测[N];中国国土资源报;2011年
6 本报通讯员 肖宝巨;点燃“冰”火[N];工人日报;2009年
7 李明明;青藏高原冻土区天然气水合物钻探计划通过论证[N];中国矿业报;2010年
8 毛彬;天然气水合物开发的利与弊[N];中国海洋报;2004年
9 肖宝巨;点燃“冰”火[N];中国煤炭报;2009年
10 本报记者 肖宝巨;点燃“冰”火[N];中煤地质报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 吕琳;天然气水合物(地球物理属性)的神经网络识别方法及软件开发[D];吉林大学;2011年
2 赵江鹏;天然气水合物钻控泥浆制冷系统及孔底冷冻机构传热数值模拟[D];吉林大学;2011年
3 孙建业;海洋沉积物中天然气水合物开采实验研究[D];中国海洋大学;2011年
4 刘锋;南海北部陆坡天然气水合物分解引起的海底滑坡与环境风险评价[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2010年
5 涂运中;海洋天然气水合物地层钻井的钻井液研究[D];中国地质大学;2010年
6 邓辉;台湾西南海域地震数据处理及天然气水合物识别[D];中国科学院研究生院(广州地球化学研究所);2006年
7 庞守吉;祁连山木里天然气水合物钻孔沉积构造特征及与水合物分布关系研究[D];中国地质大学(北京);2012年
8 郭威;天然气水合物孔底冷冻取样方法的室内试验及传热数值模拟研究[D];吉林大学;2007年
9 张剑;多孔介质中水合物饱和度与声波速度关系的实验研究[D];中国海洋大学;2008年
10 徐宁;东海天然气水合物地球物理特征及全波形反演方法研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈敏;海洋天然气水合物元素地球化学行为模拟实验研究[D];中国海洋大学;2005年
2 周越;天然气水合物测井解释方法初步研究[D];吉林大学;2010年
3 毕海波;台西南海域天然气水合物含量估算及地球化学特征分析[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2010年
4 王峰博;天然气水合物制备过程中的多相流传递研究[D];北京化工大学;2010年
5 庞群利;深水油气田开发过程中的天然气水合物预测模型研究[D];中国石油大学;2010年
6 房治强;冻土区天然气水合物热激法试开采系统及数值模拟研究[D];吉林大学;2011年
7 李国圣;天然气水合物钻探泥浆冷却系统数值模拟及应用研究[D];吉林大学;2011年
8 郭星旺;祁连山冻土区天然气水合物测井响应特征及评价[D];中国地质科学院;2011年
9 胡志兴;天然气水合物相平衡研究及其应用[D];燕山大学;2011年
10 屈科辉;输送天然气水合物的管道及双流道提升泵流场分析[D];中南大学;2010年
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