㈠ 沉积物中水合物分解率的实验测定
要想开发利用天然气水合物资源，如何高效地将蕴藏于沉积物中的天然气水合物进行分解是关键。研究水合物的分解机理以及水合物藏中的多相流动机制等是安全、高效地开采天然气水合物的前提条件。
图75.14是一种水合物分解率模拟实验的装置，该装置由3套独立的分解系统组成，可以使用相同的温度，不同的压力条件平行合成、分解3个水合物样品。反应釜由不锈钢制成，内筒直径30mm、高50mm，最大可承受30MPa压力。反应釜底部装有一直立的Pt100热电阻温度计，用来监测釜内温度。反应釜放置在水浴箱中，水浴箱可控温度范围-10～100℃，控温精度0.1℃。压力传感器安装在反应釜顶部分解气调压阀之前，最大工作压力30MPa，精度0.01%。水合物分解时的恒压状态通过分解气输出管路上的4个调压阀来实现。其中前3个为手动调压阀，第4个为感应式自动调压阀。自动调压阀由调压阀、旋转电机、数据控制器等组成。其工作原理是压力传感器向计算机实时传送釜内压力信号，当反应釜内压力异于实验设定值，计算机会启动旋转电机工作，通过电机控制调压阀的开关程度，达到稳压的目的。在调压阀之后装有质量流量计，用来监测分解气体的顺时流速和累计流量。
图75.14 天然气水合物分解率模拟实验装置
实验技术与方法
多孔介质是将天然海底沉积物烘干后过筛，分选出不同粒径的样品。采用去离子水或海水，制成 0.03%的十二烷基硫酸钠 (sodium dodecyl sulfate，简称 SDS) 溶液以加快反应速度。
整个实验过程包括两个部分: 甲烷水合物的人工合成和使用不同的条件监测水合物分解。水合物合成后，其分解采用两种方法:
1) 等体积变温分解。当水合物生成后，停止向反应釜通入高压甲烷气体，关闭恒温水浴使反应釜温度自然上升。当釜内温压条件超过水合物稳定存在的相平衡点之后，水合物分解反应逐渐进行。记录此过程中反应釜内温度和压力增长曲线，计算分解反应速率。
2) 恒定压力分解法。当水合物生成后，设定分解实验所需温度。通过向外排气，使反应釜压力降低至平衡压力之上约 0.5MPa，然后使用计算机控制调压阀开度使反应釜内压力保持在实验设定值，同时记录分解过程中的气体瞬时流速、累计流量等数据 (陈强等，2008) 。
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本章编写人:刘昌岭、业渝光(青岛海洋地质研究所)。