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黏土矿物水化效应对水合物分解特性影响研究

CO2水合物；降压分解；黏土矿物；低场核磁共振；水分运移。

水合物开采潜力与难度并存，开采过程水合物相变的复杂性是关键问题之一。由于水合物储层中黏土矿物普遍存在，黏土矿物对水合物相变特性的影响不可忽略。本研究以不同类型的含黏土矿物样品为研究对象，基于自行设计的水合物相变实验装置，并通过低场核磁共振（NMR）技术实时监测CO₂水合物的分解过程。实验结果显示，黏土矿物的存在扩大了水合物分解区间，相较于纯砂岩样品（1MPa），含黏土矿物样品在1.4MPa气压条件下即可分解。强吸水性的蒙脱石样品中水合物分解速率高于伊利石和南海储层样品，在低气压条件下（1MPa）表现得更为显著。水合物产气速率与分解速率变化具有相似性，但产气总量受水合物初始饱和度控制。核磁谱图的变化特征表明，黏土矿物存在会影响样品内水分的分布。在分解过程中，部分水分会迁移到黏土矿物颗粒间的孔隙内，据此提出了“黏土矿物水化效应”的概念。进一步地，将水合物分解过程分为两个阶段，第一阶段为黏土矿物颗粒间孔内的水合物分解，此阶段水分无明显运移；第二阶段为砂岩颗粒间孔内的水合物分解，此阶段水分发生运移。本研究的结果可用于解释含黏土矿物水合物储层开采过程中相变特性机理，并进一步优化水合物开采方案