鹽度對甲烷氣水合物系統(tǒng)的影響

【摘要】：從描述天然氣水合物系統(tǒng)的動力學模型出發(fā),利用擬解析方法將純甲烷氣水合物系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)模型推廣到包含鹽度的情況.基于包含鹽度的這種新穩(wěn)態(tài)模型,通過數值方法來確定甲烷氣水合物穩(wěn)定帶(MHSZ)和甲烷氣水合物實際存在區(qū)(MHZ)的頂界和底界、以及游離氣存在區(qū)的頂界.數值結果表明,甲烷氣水合物實際存在區(qū)的厚度隨鹽度的增大而變薄;鹽的存在降低了氣體水合物的穩(wěn)定性,引起MHSZ的底界上移,進而導致水合物穩(wěn)定帶的厚度比純水情況下的厚度變薄.另一方面,由于降低溶解度會減少形成水合物所需氣體的數量,所以海水中鹽的存在可能會促進更多天然氣水合物在穩(wěn)定帶的形成.數值模擬結果也表明,對于鹽水情況,在天然氣水合物穩(wěn)定區(qū)甲烷氣的存在并不能充分保證氣體水合物的生成,只有當溶解于鹽溶液中的甲烷氣濃度大于鹽水中的甲烷氣溶解度,并且甲烷氣通量大于相應的甲烷氣擴散傳輸率的臨界值時,甲烷氣水合物才會生成.為了保持海洋沉積物中氣水合物的存在或形成甲烷氣水合物,甲烷氣源源不斷的供給是必需的,只有這樣,才能補償因甲烷氣擴散和對流所引起的損失,這些源源不斷的甲烷氣可能是源于微生物或者地熱過程. 【作者單位】： 清華大學數學科學系 School
【關鍵詞】： 甲烷氣水合物 溶解度 水合物穩(wěn)定性 鹽度 相平衡
【基金】：美國國家自然科學基金(編號:OCE-0242163) 國家自然科學基金(批準號:40574014)資助
【分類號】：P744.4
【正文快照】： 甲烷氣水合物(MGH)是一種象冰一樣的由水和甲烷氣分子所組成的晶狀體混合物[1,2],只有在低溫、高壓、并且溶解于溶液中的甲烷氣濃度局部地大于溶解度時才會形成[2].甲烷氣水合物的形成會吸取孔隙中的水和甲烷,孔隙中被吸取的液體水和溶解甲烷在一定的條件下會轉化為固態(tài)水合物

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