二氧化(hua)碳(tan)置(zhi)換出(chu)甲(jia)烷(wan)是什(shen)麽變(bian)化？低(di)場(chang)核磁技術(shu)

天然(ran)氣水(shui)合物(wu)是由天然(ran)氣(主要(yao)是甲(jia)烷(wan))和(he)水(shui)在較低(di)溫度(du)和(he)較(jiao)高壓(ya)力(li)條(tiao)件下形成(cheng)的(de)籠(long)形(xing)結(jie)晶化(hua)合(he)物(wu),具(ju)有(you)分布廣(guang)、儲(chu)量大和能量密(mi)度(du)高等特(te)點(dian),是壹(yi)種(zhong)具(ju)有(you)巨大潛力(li)的(de)能源(yuan)資(zi)源(yuan)。二氧化(hua)碳(tan)置(zhi)換出(chu)甲(jia)烷(wan)的(de)方式(shi)既(ji)能夠(gou)在保證水(shui)合物(wu)地層穩定性前(qian)提條(tiao)件下獲得(de)豐(feng)富的(de)甲(jia)烷(wan),又能夠(gou)埋存(cun)大量二氧化(hua)碳(tan)以減(jian)輕溫室(shi)效(xiao)應,是壹(yi)種(zhong)具(ju)有(you)經(jing)濟和環境雙重效(xiao)益(yi)的(de)開(kai)采方(fang)法。低(di)場(chang)核磁技術(shu)可以用於二氧化(hua)碳(tan)置(zhi)換出(chu)甲(jia)烷(wan)實(shi)驗(yan)研究(jiu)。

二氧化(hua)碳(tan)置(zhi)換出(chu)甲(jia)烷(wan)是在特定的(de)溫度(du)和(he)壓(ya)力(li)範圍內(nei),通過註(zhu)入(ru)二氧化(hua)碳(tan)將水(shui)合物(wu)中甲(jia)烷(wan)置(zhi)換出(chu)來(lai)並(bing)進(jin)行(xing)收(shou)集的(de)壹種(zhong)方法,主要(yao)是物(wu)理變(bian)化。

二氧化(hua)碳(tan)置(zhi)換出(chu)甲(jia)烷(wan)的(de)機理(li)：

二氧化(hua)碳(tan)置(zhi)換出(chu)甲(jia)烷(wan)的(de)概念(nian)起(qi)源(yuan)於減(jian)少(shao)溫室氣體(ti)排(pai)放的(de)CO2煤層封存(cun)技(ji)術(shu)。理(li)論上(shang),CO2比CH4優先(xian)吸(xi)附,通(tong)過註(zhu)入(ru)CO2可實(shi)現(xian)煤層氣100%的(de)最終(zhong)采(cai)收(shou)率(lv);但實(shi)際(ji)上,由於復(fu)雜的(de)煤層地質特征(zheng)和工(gong)程(cheng)技(ji)術(shu)所(suo)限(xian),壹般可使(shi)采(cai)收(shou)率(lv)提高25%。

目(mu)前(qian)的(de)實(shi)驗(yan)發現(xian)置(zhi)換速(su)率僅(jin)在實(shi)驗(yan)初期比較可觀(guan),隨後(hou)迅速(su)減(jian)小(xiao),置(zhi)換效(xiao)率(lv)較低(di),不能滿(man)足(zu)商業化(hua)開(kai)采的(de)需(xu)求(qiu)。此外(wai),CO2置(zhi)換反(fan)應微觀(guan)機理(li)研究(jiu)仍處於初級階(jie)段(duan),對置(zhi)換反(fan)應物(wu)理過程(cheng)的(de)理解仍然(ran)不清楚(chu)。已有(you)的(de)實(shi)驗(yan)研究(jiu)探(tan)討了溫度(du)、壓(ya)力(li)、鹽度(du)、甲(jia)烷(wan)水(shui)合物(wu)飽和(he)度(du)和(he)CO2註(zhu)入(ru)形態(tai)等因素對置(zhi)換效(xiao)率(lv)的(de)影響,獲(huo)得(de)了壹些(xie)值(zhi)得(de)借(jie)鑒(jian)的(de)結(jie)果,但(dan)是對(dui)於CO2置(zhi)換法的(de)物(wu)理過程(cheng)的(de)理解仍顯(xian)不足。因此(ci),基(ji)於低(di)場(chang)核磁技術(shu)的(de)二氧化(hua)碳(tan)置(zhi)換甲(jia)烷(wan)實(shi)驗(yan)研究(jiu)對(dui)於實(shi)際(ji)應用具(ju)有(you)重要(yao)意(yi)義。

二氧化(hua)碳(tan)置(zhi)換出(chu)甲(jia)烷(wan)實(shi)驗(yan)過程(cheng)中(zhong)主要(yao)包括(kuo)CO2水(shui)合物(wu)合成過程(cheng)和(he)甲(jia)烷(wan)水(shui)合物(wu)分解過程(cheng)。其(qi)中(zhong),甲(jia)烷(wan)水(shui)合物(wu)分解方式(shi)包括(kuo)吸(xi)熱(二氧化(hua)碳(tan)水(shui)合物(wu)合成釋(shi)放熱量)和降(jiang)壓(ya)兩種(zhong)方(fang)式(shi)。表層CO2水(shui)合物(wu)合成過程(cheng)以(yi)及(ji)表層甲(jia)烷(wan)水(shui)合物(wu)分解過程(cheng)通(tong)常(chang)遠遠快於溶(rong)解態氣體(ti)在孔隙(xi)水(shui)或冰(bing)中的(de)擴散(san)過程(cheng),而後者(zhe)直(zhi)接決(jue)定了深(shen)層甲(jia)烷(wan)水(shui)合物(wu)的(de)分解速率。

低(di)場(chang)核磁技術(shu)檢(jian)測二氧化(hua)碳(tan)置(zhi)換出(chu)甲(jia)烷(wan)的(de)變(bian)化：

利用低(di)場(chang)核磁技術(shu)探(tan)測樣(yang)品(pin)中CH4中H元素的(de)含量和分(fen)布(bu)而CO2分子(zi)中沒有(you)H不產生NMR信(xin)號，當測樣(yang)中(zhong)吸(xi)附氣體(ti)含(han)量和狀態(tai)發(fa)生改變(bian)時，可以通過低(di)場(chang)核磁技術(shu)測得(de)的(de)T2譜中CH4的(de)低(di)場(chang)核磁信號來判斷(duan)，進(jin)而分析(xi)各(ge)種氣體(ti)間(jian)的(de)競爭吸(xi)附關系(xi)和演化規律。