이 (1985-), 남자, 박사 대학원생은 주로 수화물 연구에 종사한다.

1 .. 중국 유씨대학교 중유 국가 중점 연구실, 베이징 102249

2. 중해유 연구센터 베이징 100027.

다이제스트: 가스 하이드레이트 종파 음속을 측정하는 실험 장치를 자체 설계하여 주로 수화물 함유 샘플의 음향적 성질을 측정하는 데 쓰인다. 수화물이 퇴적물에 고르게 분포되고 퇴적물의 기공을 완전히 채울 수 있도록 테트라 히드로 푸란 (THF) 수용액과 메탄 가스를 사용하여 퇴적물에서 수화물을 생성하고 수화물 생성 중 시스템의 음향 특성을 측정했습니다. 퇴적물 입자 크기와 테트라 히드로 푸란 수용액 농도가 음속에 미치는 영향을 분석했습니다. 실험 결과, 수화물이 형성되는 과정에서, 음속은 수화물 채도가 증가함에 따라 증가하여 결국 상수값이 되는 것으로 나타났다. 테트라 히드로 푸란 수용액의 농도가 높을수록 최종 수화물 샘플의 음속이 커지지만 퇴적물의 입자 크기는 음속 결과에 거의 영향을 미치지 않습니다. 파형의 진폭 변화는 수화물이 형성됨에 따라 진폭이 먼저 최대값에 도달한 다음 자유 메탄 가스의 영향으로 진폭이 점차 줄어들어 결국 상수값이 되는 경향이 있음을 보여준다. 수화물 접합 모델의 계산 결과에 따르면 모델의 계산 값은 기본적으로 실험 값과 일치합니다.

키워드: 수화물; 퇴적물; 종파 속도 진폭; 포화능력

수화물 함유 모래의 종파 속도에 관한 연구

이봉광 1, 진광금, 손장우 1, 이경평 2, 곽욱강 1, 양란영 1, 팬/

1. 중국 석유대학교 중유가공국가중점연구소, 베이징, 102249

2. 중국 해양석유공사 연구센터, 베이징 100027

초록: 가스 하이드레이트 퇴적물의 종파 속도를 측정하는 실험 장치가 개발되었다. 테트라 히드로 푸란 (THF) 을 첨가하여 다공성 매체에서 수화물의 형성을 가속화하고 균일하게 분포 된 수화물 함유 퇴적물을 합성한다. 메탄은 유리 가스로서 수화물 형성에 관여한다. 침전물 입도와 THF 농도가 VP 에 미치는 영향을 검증하기 위해 다섯 차례의 실험을 실시했다. 수화물 형성 과정에서 종파 속도와 초지파 신호의 진폭을 실시간으로 채집한다. 실험 자료에 따르면 VP 는 퇴적물 구멍 틈에서 수화물 포화도가 증가함에 따라 단조롭게 증가하여 결국 일정한 가치로 치닫고 있는 것으로 나타났다. 이 최종 VP 값은 초기 THF 함량이 증가함에 따라 증가하지만 모래 크기가 VP 에 미치는 영향은 불확실합니다. 수화물 형성 과정에서 첫 번째 신호의 진폭은 시간이 지남에 따라 진폭이 수화물 포화도가 증가함에 따라 최대값에 도달할 때까지 증가한 다음, 유리메탄가스가 수화물 함유 퇴적물에 침투하여 점차 감소한다는 것을 보여준다. 확장 접촉 시멘트 이론에 근거하여 THF 수화물 충전 퇴적물의 음속을 예측했다. 예측 결과는 실험 데이터와 비슷하다.

키워드: 수화물; 퇴적물; 종파 속도 진폭; 흠뻑 젖다

0 소개

현재의 지질 탐사 결과에 따르면 수화물은 주로 해저 대륙붕의 퇴적물과 동토대 [1] 에 분포한다. 그 매장량이 어마하기 때문에 잠재적 에너지원으로서 수화물에 대한 연구가 매우 광범위하다 [2-4]. 암석, 수화물 포화도, 침투율, 밀도, 음속 등 수화물 퇴적물의 성질을 파악하면 수화물 자원량 추정과 미래 채굴에 큰 의미가 있다 [5- 10].

수화물 존재 조건에 따라 지층 수화물 샘플의 현장 성질을 테스트하는 것은 매우 어렵기 때문에 실험실에서 수화물 샘플을 합성하여 관련 물성을 확인하는 경우가 많다 [8-9, 1 1]. 수화물 퇴적물의 물리적 성질을 정확하게 결정하기 위해서는 대표적인 수화물 샘플을 합성하는 것이 중요하다. 정적 하의 메탄가스는 물속에서의 용해도가 매우 낮기 때문에 용해된 메탄가스 합성수화물 샘플은 시간이 오래 걸리는데, 이는 수화물 샘플 물성을 함유한 연구에 큰 어려움을 가져왔다. (윌리엄 셰익스피어, 메탄, 메탄가스, 메탄가스, 메탄가스, 메탄가스, 메탄가스) 웨이트 등 [8] 은 부분 포화수 중 수화물 함유 퇴적물 샘플의 음향적 특성을 측정했다. 연구에 따르면 퇴적물에서 수화물의 채도는 상대적으로 제한되어 있으며 수화물 형성은 매우 느립니다. 실험은 1 400 h 이상을 진행했고, 퇴적물에서 수화물의 최대 채도는 70% 였고, 음파는 결국 안정되었다. 실험실 조건 하에서 퇴적물의 틈새를 완전히 채울 수 있는 수화물 샘플을 합성하는 것은 비교적 어렵다. 우리 모두 알고 있듯이, 테트라 히드로 푸란 용액은 물과 임의의 비율로 혼합 될 수 있으며, 테트라 히드로 푸란의 존재는 수화물의 형성 속도를 가속화 할 수 있으며, 수화물은 퇴적물에 균일하게 분포 될 수 있으므로 실험실에서 메탄 합성 수화물 시료 대신 테트라 히드로 푸란을 자주 사용합니다 [12, 13].

음속은 암석, 수화물 풍도, 광물 분포 등 중요한 정보를 반영하는 중요한 지구 물리학 매개변수이다. 실험실에서 측정한 음속 데이터는 지진 탐사 측량 해석에 대한 해석 근거를 제공할 수 있다. 지층 수화물을 탐사하는 가장 일반적인 방법은 지진 방법이며, 지진 측량 자료의 해석은 수화물 함유 퇴적물의 물성을 정확하게 이해해야 한다. 그러나 수화물 함유 퇴적물을 안정적으로 샘플링하는 것은 극히 어렵기 때문에 효과적인 물리적 성질 테스트를 할 수 없다. Priest 등 [14] 연구실에서 균일하게 분포된 서로 다른 수화물 채도의 수화물 샘플을 합성하고 종파 음속과 횡파 음속을 측정했다. 실험 결과 메탄하이드레이트는 먼저 모래알을 접착한 다음 틈새를 충전하는 것으로 나타났다. Pearson 등 [12] 은 사수소 푸란과 물의 혼합물에 형성된 수화물 샘플의 음속을 측정했다. Berea 사암과 Austin 백악질 샘플의 경우 수화물 형성부터 수화물 샘플 합성까지 짧은 시간, 음속 변화 (2 500 m/s 부터 4 500 m/s 까지, 1 400 m/s 부터 5,000M/S 까지) 가 빠르다. 추가 냉각은 샘플의 음속을 감소시키지 않습니다. 그러나 테트라 히드로 푸란은 II 형 수화물을 형성하고 수화물 격자의 큰 구멍만 차지한다. 이것은 천연 퇴적물의 수화물과는 매우 다릅니다. 천연 수화물 샘플 격자의 크기 구멍은 주로 메탄 분자로 채워져 있습니다. 본 논문에서는 실험실에서 설계 한 수화물 음속 측정 장치를 이용하여 수화물 함유 퇴적물 샘플의 음향 파라미터를 측정 하였다. 테트라 히드로 푸란은 수화물 생성 촉진제로 퇴적물에 수화물을 고르게 분포시킬 수 있으며 메탄은 수화물 생성 반응에 유리 가스로 참여한다. 순수 테트라 히드로 푸란 수화물에 비해, 이 논문에서 합성 된 수화물 샘플은 주로 수화물 격자의 거대 기공을 채우고 메탄은 천연 수화물 샘플과 유사한 작은 기공을 채 웁니다. 실험 과정에서 소프트웨어는 Vp 파형을 기록하며 파형을 분석하여 수화물 형성 과정에서 음속, 진폭 등 음향적 성질의 변화를 얻을 수 있다.

1 실험 섹션

1..1실험 장치

실험 장치는 그림 1 과 같습니다. 주로 고압 반응부, 저온 공기욕 온도 조절 시스템, 천연가스 분배 시스템, 온도 압력 측정 시스템, 초음파 음속 측정 시스템의 다섯 부분으로 구성되어 있습니다.

저온 고압 시스템의 핵심 부품은 고압 반응부입니다 (그림 1b). 주전자의 설계 압력은 32.0 MPa 이고 재질은 스테인리스강이다. 반응기의 부피는 2.0 L(φ 130× 150) 으로 장쑤 화안 석유연구기구 회사에서 제조한다. 리액터의 아래쪽과 덮개에 초음파 프로브 한 쌍이 설치되어 있으며, 덮개의 프로브는 슬라이더와 함께 위아래로 이동하여 두 프로브 사이의 샘플 측정 거리를 쉽게 조정할 수 있습니다. 고압 반응기의 측벽에는 온도 및 압력 모니터링 시스템을 쉽게 설치할 수 있도록 다양한 크기의 구멍이 여러 개 있습니다.

그림 1 음속 측정 실험 장치 다이어그램 (A) 및 고압 리액터 내부 다이어그램 (B)

1. 바이오 가스 탱크; 2,3,4, 1 1. 밸브 고압 반응기; 압전 변환기; 7. 퇴적물 8. 손잡이 9. 하단 공기 흡입구 10.pt100; 12. 공기욕; 13. 온도 측정 14. 압력 측정; 15. 초음파 신호 송신기 및 수신기 16. 디지털 오실로스코프; 17 컴퓨터

시스템, 초음파 발사 및 수신 시스템, 유입구, 유출구 등 열 저항 Pt 100 의 측정 정밀도는 0. 1 K 이고 압력 센서의 측정 정밀도는 0.5% 이며 측정 범위는 0 ~ 60 MPa 입니다. 음속 측정 시스템은 주로 세라믹 압전 변환기, 초음파 신호 송신기 및 수신기, 오실로스코프, 데이터 수집 및 분석 소프트웨어의 네 부분으로 구성됩니다. 변환기 방사 주파수는 500 kHz ~ 1.0 MHz 이고 전압은 400V； 입니다. 을 눌러 섹션을 인쇄할 수도 있습니다 미국은 5077PR 디지털 초음파 신호 송신기와 수신기를 수입합니다. 테크 테크놀로지사 TBS20 12B 디지털 오실로스코프는 고속 A/D 데이터 수집 카드를 사용합니다. 음속 측정 오차는 약 0.5% 입니다.

1.2 실험 재료

퇴적물은 느슨한 석영 모래이다. 실험 전에 석영사를 탈 이온수로 깨끗이 씻은 다음 393.2K 오븐에서 65438±02h 를 건조시킨 다음 20 ~ 40 목, 40 ~ 60 목, 60 ~ 80 목 세 가지로 체질합니다. 표 1 은 세 가지 메쉬 퇴적물의 물리적 특성을 나열합니다.

표 1 퇴적물의 물리적 특성

메탄가스는 베이징 북분가스공업유한공사가 제공하며 순도는 99.9% 입니다. 테트라 히드로 푸란 수용액은 99.8% 순도의 테트라 히드로 푸란과 탈 이온수로 제조된다. 테트라 히드로 푸란 수용액과 수화물의 최적 몰비는 5.9%

1.3 실험 단계

퇴적물에서 수화물의 채도와 분포는 수화물 함유 퇴적물 샘플의 음향 특성에 큰 영향을 미친다 [9]. 합성수화물이 퇴적물에 고르게 분포된 수화물 샘플을 합성하기 위해 다음 단계를 이용하여 수화물 샘플을 합성한다.

1) 먼저 이온수로 반응기를 헹구고 말린다. 열 저항 Pt 100 은 반응기의 측벽에 설치되며 수화물 형성 중 온도 변화를 측정하는 데 사용됩니다.

2) 실온에서 포화사수소푸란 수용액을 함유한 침전물을 반응부에 넣는다. 그림 1(b) 에 나와 있다.

3) 침전물을 반응기에 넣은 후 손잡이를 돌려 침전물 샘플을 압축한다. 핸들에 작용하는 유효 응력은 500 k Pa 이고 압축 샘플의 길이는 약 50 mm 입니다 .....

4) 파이프를 연결한 후 실온에서 2 분간 진공을 뽑아 공기가 실험에 미치는 영향을 제거한다. 공기욕 온도를 278.2 K 로 설정하고 수화물 형성 실험을 시작한다. 먼저 0.5 MPa 메탄 가스 검사 장치의 기밀성을 통해 음속 측정 소프트웨어를 시작하여 파형을 수집합니다.

5) 기밀성 실험이 온전한 후에도 계속해서 반응부 바닥에서 메탄가스를 주입한다. 흡기 과정은 약 65438±0min 이고, 흡기 후 반응부의 압력은 약 65438±02 MPa 입니다. 파이프 차단 밸브가 닫히면 수화물 샘플이 빠르게 합성된다. 흡기 시작부터 반응 끝까지 온도, 압력, 파형 등의 데이터를 지속적으로 기록합니다.

위의 실험 단계에 따라 각 수화물 샘플 세트의 합성 실험을 수행한 다음 파형도를 처리하여 샘플의 음향 매개변수를 얻습니다.

2 결과 및 토론

5 개의 수화물 샘플의 퇴적물 입도, THF 수용액의 몰비와 음속 데이터는 표 2 에 나와 있다.

표 2 합성 수화물 샘플의 최종 음속 데이터

표 2 에 따르면 무어비 3.0% 와 5.9% 의 THF 수용액을 사용하여 수화물 샘플을 합성하고 수용액은 퇴적물에서 100% 포화한다. 포화THF 수용액 퇴적물의 음속 차이는 크지 않고 모두 1 750 m/s 정도입니다. 수화물이 형성되는 과정에서 음속은 수화물 채도가 증가함에 따라 증가하여 결국 어느 한 값에 이르렀다. ⅱ 형 수화물 [13] THF 수용액에 의해 277.6 K 상압에서 1: 17(THF:H2O) 의 비율로 합성되지만 수화물을 정확하게 계산하기는 어렵다 그러나 수화물 샘플의 음속 측정 결과에 따르면 높은 THF 농도로 합성된 수화물 샘플의 음속이 낮은 THF 농도로 합성된 수화물 샘플의 음속보다 높다는 것을 알 수 있다. 이는 높은 THF 농도로 합성된 수화물이 채도가 높기 때문에 음속이 높다는 것을 보여준다. 수화물 형성 과정에서 온도, 압력, 음속, 진폭 등의 매개변수 변화를 더 잘 이해하기 위해 샘플 5 를 예로 들어 자세히 설명하겠습니다.

2. 1 수화물 형성 중 음속 측정

그림 2 는 수화물 합성 중 샘플 5 (60 ~ 80 목 침전물 +5.9%THF 수용액+메탄체계) 의 온도와 압력의 관계를 보여줍니다. 그림에서 볼 수 있듯이, 수화물 형성의 초기 단계에서 메탄 가스는 대량으로 소비되고 압력은 4.2 min 내에 13.52 에서 1 1.29 MPa 로 떨어졌는데, 이는 소비되는 메탄 가스가 다량을 생성한다는 것을 보여준다 수화물의 형성은 70s 내에서 온도가 25.5 K (278.438+0 에서 303.6 K 까지) 상승하는 발열 반응이다. 7 시간 후, 온도와 압력의 변화는 안정화되는 경향이있다. 20 h 에서 30 h 까지 온도 및 압력 감소는 냉각의 영향을 받습니다. 수화물 샘플이 합성된 후 온도 변화가 음속에 미치는 영향에 대해 그림 3 의 음속이 시간에 따라 변하는 것을 보면 온도가 낮아진 후 음속이 변하지 않았다는 것을 알 수 있다.

수화물 형성 과정에서 온도와 압력은 시간에 따라 변한다.

수화물 형성 과정에서 소리의 속도는 시간에 따라 변한다.

그림 4 그림 3 에서 시간 A, B, C, D 의 파형 그래프입니다.

그림 4 는 그림 3 이 특정 시간 (A, B, C, D) 의 웨이브 그래프입니다. A 순간 (그림 4a) 에서 메탄가스가 완전히 주입되기 전에 음속은 1 856 m/s 로 포화T H F 용액보다 약간 높은 음속으로 소량의 수화물이 형성되기 시작했음을 나타냅니다. 이후 수화물 형성이 시작되면서 0.6 시간 후의 B 지점에서 메탄가스를 도입하고 음속 VP 는 3 078 미터/초로 늘어났다 (그림 4b). 1.3 h 뒤의 C 지점에서 음속은 3 585 m/s 로 계속 증가합니다 (그림 4C). 반응이 7 h 의 점 D 로 진행되면 음속은 결국 상수 값 3 827 m/s 가 됩니다 (그림 4d).

2.2 음속 진폭 측정

그림 5 는 수화물 샘플 5 의 파형 진폭과 반응 시간 사이의 관계를 보여줍니다. 그림에서 볼 수 있듯이 수화물 형성 과정의 파형 진화 법칙이다. 진폭의 변화와 음속의 변화는 다르다. 수화물이 빠르게 형성되는 처음 7 시간 동안 수화물 채도가 증가함에 따라 진폭이 커졌다. 음속이 특정 값에 접근하는 과정에서 진폭이 감소하기 시작하고 최종적으로 일정한 값으로 안정되기 시작합니다. 이는 음파가 수화물 샘플을 통과할 때의 감쇠와 관련이 있습니다. Priest 등 [15] 의 연구 결과에 따르면 음향 에너지의 감쇠는 주로 다음과 같습니다. ① 기하학적 산란 감쇠; ② 확산 감쇠; ③ 고유 감쇠. 기하학적 모양의 산란 감쇠는 실험에서 선택한 재질의 형상에 따라 달라지며 확산 감쇠는 퇴적물의 입자 크기와 음파의 파장과 관련이 있으며 둘 다 적절한 퇴적물 입자 크기를 선택하여 피할 수 있습니다. 따라서 음파의 감쇠는 주로 퇴적물의 재질, 암석, 구멍 충전 매체 및 채도에 따라 고유 감쇠와 음파 주파수의 영향을 받습니다 [16]

느슨한 퇴적물의 경우 종파 신호는 감쇠로 인해 퇴적물을 통과할 수 없으므로 파형 신호를 측정할 수 없습니다. 포화수의 진흙과 모래의 경우 저주파 파형 신호를 통과할 수 있어 파형 신호를 수집할 수 있지만 파형은 약하고 크기는 작다. 수화물이 형성된 후 형성되기 시작한 솜 모양의 수화물은 용액 중의 용액의 탄성 성질을 바꾸는 것일 뿐이다. 다량의 수화물이 형성되면서 수화물은 침전물 알갱이를 접착하기 시작했고, 수화물 함유량이 증가함에 따라 경도가 증가하고, 고주파 에너지의 신호가 감쇠된 후 수화물 샘플을 통과할 수 있기 때문에 소리의 진폭이 커지고 있다. 그림 5 에서 초기 진폭은 잠시 감소하여 메탄 섭취의 영향을 받았다 [8].

그림 5 수화물 형성 과정에서 진폭은 시간에 따라 변한다.

음속이 최대값으로 증가한 후 특정 값으로 향하는 경향이 있지만 파형의 진폭은 최대값에 도달한 후 떨어지기 시작하고 80 h 이후에는 안정화되는 경향이 있는데, 이는 반응기에서 메탄가스를 헤엄치는 영향으로 인한 것이다. (윌리엄 셰익스피어, 메탄가스, 메탄가스, 메탄가스, 메탄가스, 메탄가스, 메탄가스, 메탄가스) THF 수화물은 II 형 수화물로, THF 는 수화물 격자의 큰 구멍만 차지할 수 있고, 메탄 분자는 작아서 수화물 격자의 작은 구멍을 채울 수 있어 메탄가스 분자가 수화물에 침투할 수 있는 가능성을 제공한다. 동시에, 메탄가스 섭취 과정에서 용액에는 대량의 작은 기포가 있을 것이다. 이 작은 거품의 일부는 수화물 형성 과정에서 소비되고 일부는 퇴적물의 틈에 존재하여 균열이 형성되는 것을 돕는다. 대량의 수화물이 퇴적물의 구멍을 채울 수 있지만, 수화물의 부피가 팽창하기 때문에 수화물과 퇴적물 입자가 젤을 형성하는 과정에서 수화물 샘플에 불가피하게 미세한 균열이 생겨 맨 위에 있는 유리가스가 더 쉽게 확산되고 리액터 바닥으로 스며들게 된다. 따라서 파형 신호의 진폭은 최대값에 도달한 후 감소하기 시작합니다. 그림 2 의 온도 및 압력 변화 곡선에서도 찾을 수 있습니다. 음속은 7h 에서 최대치에 도달하고 시스템 압력은 1 1.2 에서 실험 종료 시 10.8MPa 로 떨어집니다. 자유 메탄 가스의 영향으로 음파 신호의 고주파 신호가 통과하지 못하여 파형의 진폭이 줄어든다.

2.3 수화물 샘플의 음속

5 개의 합성수화물 샘플의 구체적인 매개변수는 표 2 (퇴적물의 입자 크기, THF 수용액의 농도 및 측정된 음속) 에 나와 있다. 포화THF 수용액 퇴적물의 음속은 1 706 ~ 1 782 m/s 이고, 수화물 형성 후 샘플의 음속은 3295 ~ 3984M/S 입니다. 20 ~ 40 목 샘플 1, 2 와 40 ~ 60 목 샘플 3 과 4 의 경우 농도가 5.9% 인 4, THF 용액이 수화물을 형성한 후 샘플의 음속이 농도가 3.0% 인 샘플보다 높다. 샘플 1, 3, 5 에 비해 모래입자가 음속에 미치는 영향은 발견되지 않았다.

2.4 모델 계산

많은 학자들은 퇴적물에서 수화물 포화도와 종파 속도 사이의 관계를 수립하려고 시도했다. Dvorkin 등 [17] 은 4 가지 가능한 수화물 분포 모델을 제시했다. 1) 유체에 수화물이 있어 유체의 성질만 바뀐다. 2) 수화물은 특정 퇴적물의 골격으로서 골격의 성질에 영향을 미친다. 3) 수화물은 퇴적물 입자의 접촉 부위에만 접착되고, 수화물은 접착제로 사용된다. 4) 수화물은 퇴적물 입자와 접촉할 뿐만 아니라 퇴적물 입자 표면에 싸여 있다. 자연 환경에서 수화물 샘플 퇴적물 구멍 틈에서 수화물의 분포는 여전히 논란의 문제이다. 캐나다 맥켄지 삼각주 (Mallik 2L-38) 의 측량 자료에 따르면 수화물은 주로 퇴적물의 틈에 분포되어 있으며 접착된 퇴적물 입자 [18] 가 없는 것으로 나타났다. 그러나, 실험실의 측정 결과에 따르면 수화물 다시멘트 퇴적물 입자는 유리가스가 풍부한 조건에서 생성된 [8-9] 것으로 나타났다. Priest 등 [19] 은 각각 과다수와 과량의 기체로 합성된 수화물 샘플의 음속을 측정했다. 측정 결과, 수화물이 음속에 미치는 영향은 퇴적물 구멍 틈에서 합성수화물의 상태에 달려 있는 것으로 나타났다. 실험실 측정 결과는 주어진 지질 환경에서 수화물 분포를 판단하는 모델을 제공한다.

수화물 분포 모델 1) 의 경우 생성된 수화물은 유체에 떠 있으며 유체의 체적 계수에만 영향을 주고 유체의 전단 유속에는 영향을 주지 않지만 퇴적물의 탄성 계수에 기여하지 않습니다. 수화물 분포 모델 2) 의 경우, 생성된 수화물은 퇴적물 골격의 일부이며, 퇴적물의 일부로서 수화물의 물리적 파라미터와 퇴적물의 암석 학적 차이가 매우 크기 때문에 수화물이 음속에 미치는 영향도 매우 약하다. 반면 수화물 분포 모델 3) 과 4) 의 경우 수화물은 퇴적물 입자 사이의 접착제로 수화물의 접착작용이 수화물 샘플의 강성을 크게 증가시켜 수화물 샘플의 음속을 증가시킨다. Dvorkin 등 [20] 의 접착이론은 고수화물 포화도 또는 퇴적물 구멍이 수화물로 완전히 채워지는 경우에 적용될 수 있다. 이 문서의 모델 계산에서 THF 수용액은 무어비가 5.9% 일 때 완전히 수화물을 생성하므로 침전물 구멍의 수화물 포화도가 100%, THF 수화물 퇴적물 샘플의 부피 계수 K 와 전단 계수 G 가 하식 (1) [/KKK 를 포함한다고 가정합니다.

남중국해의 가스 하이드레이트 농축 법 및 광업 기준

형식 중: Kh 와 Gh 는 각각 수화물의 체적 계수와 전단 계수 (GPA) 입니다. C 는 느슨한 퇴적물의 임계 구멍 틈새 (C = 0.4) 입니다. N 은 단일 입자의 평균 접촉 수, 8.5 입니다. Sn 및 s τ매개 변수는 Dvorkin 및 Nur [2 1] 에서 제공하는 계산 방법을 기준으로 합니다.

남중국해의 가스 하이드레이트 농축 법 및 광업 기준

남중국해의 가스 하이드레이트 농축 법 및 광업 기준

여기서 VQ 와 VH 는 각각 퇴적물과 수화물의 포아송 비율이다. 계산은 VQ = 0.5 (kq-2/3gq)/(kq+1/3gq) (각각 kq 와 g.), VH = 0.5 (KH-2) 입니다 매개 변수 α는 수화물의 분포와 관련이 있다. 모델 3) 의 경우 α = 2 [(φ c-φ)/(3nl-φ c)] 0.25 (φ는 다공성, THF 수화물이 퇴적물 기공으로 완전히 채워질 때 φ 값은 0); 모델 4) 의 경우 a = [2 (φ c-φ)/3 (1-φ c)] 0.5 입니다.

수화물 함유 퇴적물의 탄성 계수를 얻은 후 수화물 샘플의 음속은 공식 (1 1) 을 통해 계산할 수 있습니다.

남중국해의 가스 하이드레이트 농축 법 및 광업 기준

식에서 ρ는 수화물 샘플의 부피 밀도로 공식 (12) 으로 계산됩니다.

남중국해의 가스 하이드레이트 농축 법 및 광업 기준

표 3 에는 모델 계산에 사용되는 매개변수가 나와 있습니다. 모형 계산에서는 THF+CH4 수화물의 탄성 계수 데이터를 얻을 수 없고 합성 수화물과 순수 메탄하이드레이트의 탄성 계수 차이가 크지 않기 때문에 합성 THF 수화물 대신 순수 메탄하이드레이트의 탄성 계수 매개변수를 계산에 사용합니다. 이 글은 농도가 5.9% 인 화학계량비의 THF 수용액에서 생성된 수화물 샘플 2, 4, 5 에 대해서만 예측한 결과 표 4 에 나와 있다. THF 수용액 농도가 5.9% 미만일 때 합성수화물 샘플의 채도는 결정하기 어려우므로 예측하지 않습니다. 표 4 의 실험값과 계산값의 비교에 따르면 접착이론이 수화물 함유 퇴적물 샘플을 잘 예측할 수 있다는 것을 알 수 있다. 샘플 2 와 샘플 5 의 경우 실험 측정은 모델 3 의 계산된 값과 거의 일치합니다.) 샘플 4 의 경우 실험 값은 모델 4 의 계산된 값에 더 가깝습니다. 수화물은 퇴적물에 뚜렷한 접착작용이 있다는 것도 알 수 있다.

표 3 모델 계산의 매개변수 목록

표 4 모델 계산 결과와 실험 값의 비교

3 결론

1) 실험실에서 만든 수화물 음속을 측정하는 실험장치에서는 서로 다른 퇴적물 입자와 농도가 다른 THF 수용액을 이용하여 5 개의 수화물 샘플을 합성해 수화물 형성 과정에서 수화물 샘플의 음향 특성의 변화를 측정했다.

2) 퇴적물 구멍의 충전재는 퇴적물 샘플의 음속에 중요한 영향을 미친다. 포화 THF 수용액이 포함된 퇴적물의 경우 음속은1706 ~1782M/S 입니다. THF 수화물 형성 과정에서 수화물 샘플의 음속은 채도가 증가함에 따라 증가하여 결국 특정 값으로 이어집니다. 수화물 생성 반응이 완전히 완료된 후 수화물 함유 퇴적물의 음속은 3295 ~ 3984M/S 이며, 음속 값은 퇴적물 기공의 수화물 포화도에 크게 좌우된다.

3) 진폭의 변화 추세는 음속의 변화 추세와 다르다. 수화물 형성 과정에서 진폭은 먼저 수화물 포화도가 증가함에 따라 증가하여 최대값에 도달한 후 감소하고, 결국 안정화되는 경향이 있으며, 주로 유리메탄가스가 수화물 샘플에서 끊임없이 침투하는 영향을 받는다. 동시에 수화물 접합 모델의 계산값은 실험값과 거의 일치한다.

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