メタンハイドレート生産に加熱法は適さないのか？－熱・流体移動特性の解明と評価－

加热法不适合甲烷水合物生产吗？

• 批准号: 20K04683
• 负责人: 吉本 憲正
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Yamaguchi University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K04683/
• 关键词: メタンハイドレート; 生産; 熱; 地盤; 流体; 減圧; 間隙比; 粒子破砕; メタンハイドレート; 生産; 熱; 地盤; 流体; 減圧; 間隙比; 粒子破砕

本研究では，海底下のメタンハイドレート濃集層を模擬し，加熱法によるハイドレート分解実験を行うことで，ハイドレート分解中の温度・圧力挙動について調べ，生産時に生じる現象を確認することと試料の熱物性を獲得することを目的としている．加えて，減圧法によるハイドレート分解によって生じる有効応力の変化とそれに伴い生産性に影響する間隙比変化を明らかにすることを目的としている．本研究の現時点での実績として，得られた結果をまとめる．A)恒温高圧平面ひずみ実験機を用いた加熱分解実験 供試体内にメタンハイドレートを含む場合，砂のみの場合と比べて，温度挙動が変化し一定時間温度が停滞または低下する現象が確認された．メタンハイドレート分解時には圧力上昇がみられ，上昇した圧力が元に戻る瞬間とメタンガス産出率が急激に増加する瞬間が対応していることが確認された．供試体内の温度分布から推定される分解されたメタンガス量の理論計算値と実験での分解メタンガス量の差の検討からメタンハイドレートの再生成が示唆された．砂のみのせん断強度以上の初期せん断応力が作用している状態でメタンハイドレートが加熱分解されると，分解途中で供試体が破壊することが確認された．B)一次元の温度制御透水カラム実験機を用いた加熱分解実験 一次元の温度制御透水カラム実験機の実験結果から，豊浦砂，Tcの熱挙動には大きな差異がないことが確認され，供試体内にキセノンハイドレートを生成した場合，熱の伝達が早くなることが確認された．熱損失項を考慮した一次元熱伝導解析を実施し，キセノンハイドレート含有砂の加熱分解時の温度特性を概ね表現することができ，逆解析からキセノンハイドレート含有砂の熱伝導率が豊浦砂よりも高いことが確認できた．C)減圧法を想定した三軸圧縮試験 減圧法を想定した水圧変化を与えた実験を実施し，有効応力と間隙比の関係を取得した．

这项研究旨在模拟海底下的甲烷水合物浓缩层，并使用加热方法进行水合物分解实验，以研究水合物分解过程中的温度和压力行为，确认在生产过程中发生的现象并获取标本的热性能。此外，目的是阐明由解压缩方法和影响生产力的差距比变化引起的有效应力变化。获得的结果总结为本研究的当前成就。 a）当甲烷水合物包含在样品内，温度行为变化，并且温度在一定时间内停滞或降低时，使用恒温和高压平面应变实验机进行热分解实验，与单独使用砂相比。在甲烷水合物分解过程中观察到压力升高，并确认压力增加到其原始状态以及甲烷气体产量速率突然增加的那一刻。在实验中，根据样品内温度分布估计的分解甲烷气体量的理论计算之间的差异研究表明甲烷水合物的再生。已经证实，当甲烷水合物被热分解时，而初始剪切应力超过单独的砂剪切强度时，样品在分解过程中会断裂。 b）使用一维温度控制的水柱实验机的热分解实验。一维温度控制的水的实验结果可渗透性柱实验机证实，Toyoura砂和TC的热行为没有显着差异，并且当Xenon水合物在Xenon水合物中产生时，在Xenon水合物中产生了Xenon水合物，并在Xenon sange中产生。考虑到热量损失项，可以大致表达一维热导率分析，从而使热分解过程中含有氙气水合物的砂的温度特征可以大致表达，并且反向分析证实，含有Xenon水合物的砂的热导率高于Toyoura Sand的温度。 c）假设解压缩方法进行了三轴压缩测试，进行了一个实验，假设采用减压方法，则采用水压变化，并获得了有效应力和间隙比之间的关系。