摘要：CO2置换法是一种具有经济和环境双重效益的天然气水合物开采方法,如何测定CO2置换沉积物中甲烷水合物的置换速率以及怎样提高置换效率一直备受关注。为此,利用自行研制的实验装置,分别进行了置换温度、甲烷水合物饱和度两个因素影响下的CO2置换沉积物中甲烷水合物模拟实验,探讨了这两个因素对CO2置换效率的影响规律,并对得到的影响规律进行了置换反应物理过程和相关理论分析。结果表明：1在实验条件下置换反应过程经历快速反应和缓慢反应两个阶段,快速反应阶段的甲烷产气过程受表层甲烷水合物分解过程所控制,而缓慢反应阶段的甲烷产气过程受气体在孔隙水或者冰内的扩散过程所控制;2甲烷水合物分解方式包括吸收CO2水合物合成释放的热量而分解与降压引起的分解,前者主要由孔隙水或冰的含量决定,而后者主要与温度和压力条件有关;3置换效率随置换温度的增加和甲烷水合物饱和度初始值的减小而变大,置换出来的甲烷气体量随置换温度和甲烷水合物饱和度初始值的增加而增大。结论认为,CO2置换法更适用于水合物饱和度较高的海域甲烷水合物地层。

关键词：甲烷水合物 二氧化碳 水合物饱和度 置换温度 置换速率 

单位：国土资源部天然气水合物重点实验室·青岛海洋地质研究所; 中国石油华北油田公司第四采油厂; 中国地质大学