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？

基本信息

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

项目摘要

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．

在本研究中，我们模拟了海底下的甲烷水合物浓缩层，并利用加热方法进行了水合物分解实验，以研究水合物分解过程中的温度和压力行为，并确认生产过程中发生的现象。样品的热物理性质。此外，目的是阐明采用减压法水合物分解引起的有效应力的变化以及影响生产率的相应孔隙比变化。我们将获得的结果总结为本研究的当前结果。 A) 使用恒温高压平面应变测试仪进行的热分解实验当样品含有甲烷水合物时，确认了与情况相比在一定时间内温度行为发生变化并且温度停滞或下降的现象只有沙子。证实在甲烷水合物分解过程中观察到压力增加，并且增加的压力恢复到其原始值的时刻对应于甲烷产气量突然增加的时刻。通过检查根据样品内部的温度分布估计的理论计算的甲烷分解气体量与实验计算的分解甲烷气体量之间的差异，提出了甲烷水合物的再生。已证实，当甲烷水合物在初始剪切应力大于单独沙子的剪切强度的情况下热分解时，样品在分解过程中破裂。 B) 使用一维温控渗透柱实验机进行热分解实验从一维温控渗透柱实验机的实验结果来看，丰浦砂的热行为没有太大差异已经证实，当样品内产生水合氙时，传热变得更快。通过考虑热损失项的一维热传导分析，可以近似表达水合氙砂热分解过程中的温度特性，并通过反演分析得到水合氙砂的热导率。与丰浦砂进行比较，确认其含量高于丰浦砂。 C)采用减压法的三轴压缩试验进行了采用减压法施加水压变化的实验，得到了有效应力与孔隙率之间的关系。