天然气水合物热物理特性表征与热输运机理研究

项目名称： 天然气水合物热物理特性表征与热输运机理研究

项目编号： No.U1262112

项目类型： 联合基金项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 地球物理学和空间物理学

项目作者： 王照亮

作者单位： 中国石油大学（华东）

项目金额： 39万元

中文摘要： 天然气水合物热物理特性是其成藏机理、井筒流动、储运和后续利用研究的基础资料，但由于其特殊的结构、热测试技术的限制和微观热输运机理研究的缺乏，其热物理特性表征面临挑战。实验上，本研究拟应用谐波探测系统和短线法系统集成，在-10℃-室温、0.1-16MPa范围内测量天然气水合物合成和分解全过程、水合物与包裹体混合物的热导率、比热、热扩散率和PVT性质等热物理特性，从中获得载能粒子相互作用及其规律，揭示天然气水合物热物理特性的温度和压力效应；理论上，基于晶格动力学理论研究天然气水合物内部声子、电子运动规律，以及电子-声子之间的耦合作用对热输运的影响，分析微观导热机制；以实验测量和数值计算结果为依据，研究天然气水合物内部及与包裹体界面上的能量传递规律；找出利用热物理特性监测天然气水合物合成和分解特性的途径和方法。

中文关键词： 天然气水合物；独立探头–3ω法；界面热阻；声子非弹性散射；分子动力学

英文摘要： Thermophysical characteristics of natural gas hydrate are bases for investigation of reservoir formation,flow in wellbore, transportation & storage, subsequent utilization.Due to the special structure, thermal measurement technology and shortage of microscope thermal transport mechanism, thermal chracterization is challenging. Experimentally, the thermal conductivity, specific heat, thermal diffusivity and PVT relation of natrual gas hydrate in the whole process of formation and deformation will be measured simultaneously between -10℃-room temperature, 0.1-16MPa with the integration of harmonics detection and short-wire systems in order to investigate the interaction of the energy carriers, the temperature and pressure effects of thermophysical properties; Theoretically, the phonon and electron characteristics, the coupling between them in the natrual gas hydrate are investigated based on the crystal dynamics, and the microscopic heat conduction mechanism is analyzed; According to the experimental and numerical results, the energy transfer in the natrual gas hydrate and across the natrual gas hydrate –package body interfaces is investigated; Finally, the method of monitoring the characteristics of formation and deformation with thermal characterization is found.

英文关键词： methane hydrate；freestanding sensor-based 3ω method；thermal boundary resistance；phonon inelastic scattering；molecular dynamics