二(er)氧(yang)化(hua)碳置換(huan)甲烷(wan)屬(shu)於什麽變(bian)化(hua)？低(di)場(chang)核(he)磁(ci)技(ji)術(shu)

天然(ran)氣水(shui)合(he)物(wu)是由(you)天(tian)然氣(主要(yao)是(shi)甲烷(wan))和(he)水(shui)在較低(di)溫(wen)度(du)和(he)較高(gao)壓力條件下(xia)形(xing)成(cheng)的(de)籠形(xing)結晶化(hua)合(he)物(wu),具有(you)分(fen)布廣(guang)、儲量大和(he)能(neng)量密(mi)度(du)高(gao)等(deng)特(te)點(dian),是壹(yi)種具有(you)巨大潛力的能(neng)源資源。二氧(yang)化(hua)碳置換(huan)甲烷(wan)的方式(shi)既(ji)能(neng)夠在保證(zheng)水(shui)合(he)物(wu)地層(ceng)穩定性(xing)前(qian)提(ti)條(tiao)件下(xia)獲得豐富的(de)甲烷(wan),又(you)能夠(gou)埋(mai)存大量二(er)氧(yang)化(hua)碳以(yi)減輕(qing)溫(wen)室(shi)效(xiao)應(ying),是(shi)壹種具有(you)經(jing)濟和(he)環(huan)境雙(shuang)重效益(yi)的(de)開采方法。低(di)場(chang)核(he)磁(ci)技(ji)術(shu)可以(yi)用於二氧(yang)化(hua)碳置換(huan)甲烷(wan)實驗研究。

二(er)氧(yang)化(hua)碳置換(huan)甲烷(wan)是在特定的溫(wen)度(du)和(he)壓力範圍內(nei),通過(guo)註(zhu)入二(er)氧(yang)化(hua)碳將(jiang)水(shui)合(he)物(wu)中(zhong)甲(jia)烷(wan)置換(huan)出來(lai)並(bing)進(jin)行收集(ji)的(de)壹種方法,主要(yao)是(shi)物(wu)理變化(hua)。

二氧(yang)化(hua)碳置換(huan)甲烷(wan)的機(ji)理：

二氧(yang)化(hua)碳置換(huan)甲烷(wan)的概(gai)念(nian)起(qi)源於減少溫(wen)室(shi)氣(qi)體排(pai)放的(de)CO2煤層(ceng)封(feng)存(cun)技術(shu)。理論上(shang),CO2比CH4優(you)先吸附(fu),通過註(zhu)入CO2可(ke)實現(xian)煤層(ceng)氣100%的最(zui)終采收率(lv);但(dan)實際上(shang),由(you)於復雜的煤層(ceng)地質特(te)征(zheng)和(he)工(gong)程(cheng)技術(shu)所限(xian),壹般可使(shi)采收率(lv)提(ti)高(gao)25%。

目(mu)前(qian)的實驗發現(xian)置換(huan)速(su)率僅在實驗初(chu)期(qi)比(bi)較可觀(guan),隨(sui)後(hou)迅速(su)減小,置換(huan)效率(lv)較低(di),不能滿(man)足商(shang)業(ye)化(hua)開采的需(xu)求(qiu)。此(ci)外(wai),CO2置換(huan)反應(ying)微(wei)觀(guan)機(ji)理研究仍處(chu)於初(chu)級(ji)階段(duan),對置換(huan)反應(ying)物(wu)理過程(cheng)的理解仍然(ran)不清楚。已有的(de)實驗研究探(tan)討(tao)了溫(wen)度(du)、壓力、鹽度(du)、甲烷(wan)水(shui)合(he)物(wu)飽和(he)度(du)和(he)CO2註(zhu)入形(xing)態等(deng)因(yin)素對(dui)置換(huan)效率(lv)的(de)影(ying)響,獲得了壹(yi)些值(zhi)得借(jie)鑒(jian)的結果,但(dan)是對(dui)於CO2置換(huan)法的物(wu)理過程(cheng)的理解仍顯(xian)不足。因(yin)此,基(ji)於低(di)場(chang)核(he)磁(ci)技(ji)術(shu)的二(er)氧(yang)化(hua)碳置換(huan)甲烷(wan)實驗研究對(dui)於實際應(ying)用(yong)具有(you)重要意(yi)義。

二(er)氧(yang)化(hua)碳置換(huan)甲烷(wan)實驗過(guo)程(cheng)中(zhong)主要(yao)包(bao)括(kuo)CO2水(shui)合(he)物(wu)合(he)成(cheng)過(guo)程(cheng)和(he)甲(jia)烷(wan)水(shui)合(he)物(wu)分解(jie)過程(cheng)。其中(zhong),甲(jia)烷(wan)水(shui)合(he)物(wu)分解(jie)方式(shi)包(bao)括(kuo)吸熱(二(er)氧(yang)化(hua)碳水(shui)合(he)物(wu)合(he)成(cheng)釋(shi)放(fang)熱量)和(he)降(jiang)壓兩(liang)種方式(shi)。表(biao)層(ceng)CO2水(shui)合(he)物(wu)合(he)成(cheng)過(guo)程(cheng)以(yi)及表層(ceng)甲烷(wan)水(shui)合(he)物(wu)分解(jie)過程(cheng)通常遠(yuan)遠快(kuai)於溶解態氣(qi)體(ti)在孔隙(xi)水(shui)或(huo)冰中(zhong)的(de)擴散過(guo)程(cheng),而後者(zhe)直接(jie)決定了深(shen)層(ceng)甲烷(wan)水(shui)合(he)物(wu)的分(fen)解速(su)率。

低(di)場(chang)核(he)磁(ci)技(ji)術(shu)檢測(ce)二氧(yang)化(hua)碳置換(huan)甲烷(wan)的變化(hua)：

利用低(di)場(chang)核(he)磁(ci)技(ji)術(shu)探測(ce)樣(yang)品(pin)中(zhong)CH4中(zhong)H元(yuan)素的(de)含(han)量和(he)分(fen)布(bu)而CO2分子(zi)中(zhong)沒有H不產生NMR信(xin)號(hao)，當測樣(yang)中(zhong)吸附(fu)氣體含(han)量和(he)狀(zhuang)態(tai)發生改(gai)變(bian)時(shi)，可以(yi)通過(guo)低(di)場(chang)核(he)磁(ci)技(ji)術(shu)測得的T2譜(pu)中(zhong)CH4的(de)低(di)場(chang)核(he)磁(ci)信(xin)號(hao)來(lai)判斷(duan)，進而分析各種氣體間(jian)的競(jing)爭(zheng)吸附(fu)關系(xi)和(he)演化(hua)規(gui)律。