本书是对作者近年来研究成果的总结，全面系统地介绍天然气水合物的实验测试技术体系。全书共13章，重点介绍基于X衍射、XCT、固体核磁共振、核磁成像、激光拉曼光谱、低温扫描电镜、高压差示扫描量热仪和稳定同位素质谱等现代分析仪器的天然气水合物实验测试技术与方法。
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序
前言
第1章 绪论1
1.1天然气水合物概述1
1.1.1天然气水合物结构与基本性质1
1.1.2天然气水合物研究意义4
1.1.3我国天然气水合物调查研究进展8
1.2天然气水合物模拟实验技术进展13
1.2.1天然气水合物储层物性参数13
1.2.2天然气水合物模拟实验及测试技术15
1.2.3存在问题与发展趋势 18
1.3天然气水合物实验测试技术进展 20
1.3.1天然气水合物实验测试必要性与现状 20
1.3.2基于现代分析仪器的水合物实验测试技术体系24
1.3.3天然气水合物测试技术研究意义 27
参考文献 27
第2章 X射线衍射实验测试技术 31
2.1 X射线衍射技术简介 31
2.2天然气水合物晶体结构参数的测定32
2.2.1水合物测试基本方法 32
2.2.2水合物晶体参数测定 35
2.2.3水合物晶格参数的变化及影响因素研究42
2.2.4混合气水合物的结构特征研究 44
2.3天然气水合物生成分解动力学过程监测 45
2.3.1水合物原位测试基本实验方法 45
2.3.2水合物生成分解动力学过程研究 46
2.3.3水合物“自保护效应”机理研究 47
2.4野外水合物样品分析与鉴定 47
参考文献 50
第3章 固体核磁共振实验测试技术 53
3.1固体核磁共振技术简介 53
3.1.1核磁共振的产生条件 53
3.1.2核磁共振的基本参数——化学位移 54
3.1.3固体核磁共振技术简介 54
3.2天然气水合物结构与客体分子分析技术 56
3.2.1实验测试技术与方法 56
3.2.2常见水合物的13C SSNMR谱图及其结构特征 60
3.2.3水合物孔穴占有率和水合指数计算 65
3.3水合物生成与分解过程实时监测 66
3.3.1 13C SSNMR测试水合物生成分解过程实验技术与方法 66
3.3.2 13C SSNMR测试水合物生成分解过程原位监测研究 68
3.4天然气水合物样品分析测试 69
参考文献 70
第4章 激光拉曼光谱实验测试技术 72
4.1天然气水合物拉曼光谱法研究进展 72
4.1.1水合物的拉曼光谱特征 72
4.1.2水合物结构转化的拉曼光谱观测 75
4.1.3天然水合物样品的分析鉴定 76
4.1.4水合物的微观动力学过程77
4.1.5激光拉曼光谱对水合物的原位探测77
4.2激光拉曼光谱测定水合物结构特征参数 79
4.2.1激光拉曼光谱仪简介 79
4.2.2光谱仪参数优化 80
4.2.3水合物样品的制备与测定 81
4.2.4测试结果与讨论 C30
4.3甲烷水合物拉曼光谱定量分析方法 86
4.3.1拉曼光谱定量分析基本原理 86
4.3.2标准曲线的建立 87
4.3.3甲烷水合物含量的定量计算 90
4.4甲烷水合物拉曼光谱定量测试实验技术 91
4.4.1透明耐高压毛细管反应装置 91
4.4.2高压毛细管样品的制备流程 92
4.4.3毛细管样品内部甲烷气体压强的估算 94
4.4.4毛细管内甲烷水合物生成分解过程拉曼光谱监测 96
4.5甲烷水合物生长动力学过程的拉曼光谱特性 98
4.5.1甲烷水合物生长过程的侠义与广义诱导时间 98
4.5.2甲烷水合物“记忆效应”100
4.5.3甲烷水合物生长的位置特征102
参考文献104
第5章 混合气水合物拉曼光谱原位观测技术108
5.1实验技术与方法108
5.1.1实验装置与材料108
5.1.2实验方法与流程109
5.2拉曼定量因子测定110
5.2.1拉曼定量因子测定方法110
5.2.2甲烷相对定量因子测定111
5.2.3二氧化碳相对定量因子测定113
5.3甲烷水合物一水两相平衡时甲烷浓度的测定115
5.3.1实验步骤116
5.3.2结果分析117
5.4不同温度下混合气体水合物各组分浓度120
5.4.1实验过程120
5.4.2结果分析121
5.5混合气体水合物甲烷及二氧化碳分配系数125
5.6混合气体水合物孔穴占有率及水合指数的测定126
参考文献128
第6章 沉积物中水合物的XCT实验测试技术130
6.1天然气水合物XCT测试技术简述130
6.1.1国内外进展130
6.1.2仪器原理简介131
6.2天然气水合物XCT测试方法133
6.2.1实验设备与装置介绍133
6.2.2测试流程136
6.2.3实验方法优化139
6.3沉积物孔隙或裂隙特征分析145
6.3.1孔（裂）隙率计算146
6.3.2孔隙、裂隙空间分布特征146
6.4水合物在沉积物中的微观分布及饱和度计算148
6.4.1水合物在沉积物中的微观分布148
6.4.2水合物饱和度计算151
6.5动态过程的实时监测152
参考文献153
第7章 核磁成像在线观测技术156
7.1水合物核磁成像实验技术与方法156
7.1.1核磁成像技术的基本原理156
7.1.2仪器条件和装置研制159
7.2溶液体系中水合物的形成分解过程MRI监测162
7.2.1冰融化过程MRI观测162
7.2.2四氢呋喃水合物分解过程MRI观测（孟庆国等，2012）163
7.2.3四氢呋喃水合物的形成过程MRI观测168
7.3多孔介质中二氧化碳水合物的形成过程MRI监测170
参考文献172
第8章 天然气水合物低温扫描电子显微镜测试技术174
8.1扫描电子显微镜基本原理174
8.2低温扫描电子显微镜测试方法175
8.2.1仪器介绍175
8.2.2实验流程177
8.3水合物形貌的分辨方法179
8.3.1 SEM图像观察法179
8.3.2能谱法180
8.4水合物表面形貌特征180
8.4.1不同结构类型水合物微观形貌特征180
8.4.2水合物分解过程表面微观形貌变化特征186
8.5含水合物沉积物样品表面微观形貌187
8.6小结190
参考文献190
第9章 高压差示扫描量热实验测试技术192
9.1高压差示扫描量热技术192
9.1.1高压差示扫描量热测量原理与设备192
9.1.2实验操作流程193
9.2水合物相平衡测量方法194
9.2.1去离子水-甲烷气体-水合物体系中相平衡点的确定方法195
9.2.2盐水-甲烷气-水合物体系中相平衡点的确定方法196
9.3水合物分解热测量方法198
9.3.1测量水合物分解热实验中需要注意问题199
9.3.2气体水合物分解热初步实验结果201
9.4在水合物研究中的应用202
9.4.1天然气水合物亚稳定状态研究202
9.4.2天然气水合物生成过程的传质特征研究207
参考文献211
第10章 天然气水合物气体组成分析测试技术212
10.1天然气水合物样品保存与处理方法212
10.1.1天然气水合物样品保存方法212
10.1.2天然气水合物样品分解方法的优化215
10.1.3天然气水合物分解气储存容器及储存时效216
10.1.4干扰气体（非水合物气）的排除218
10.2天然气水合物气体组成分析方法219
10.2.1气体成分分析219
10.2.2气体碳氢同位素分析221
10.3天然气水合物实物样品气体组成及成因分析222
10.3.1南海天然气水合物99Q
10.3.2祁连山冻土区天然气水合物226
10.3.3青海聚乎更钻探区天然气水合物229
10.4混合气体水合物生成分解过程中气体组成的在线监测技术234
10.4.1水合物模拟实验色谱联机监测装置234
10.4.2实验方法与步骤235
10.4.3水合物形成分解过程中气体分子组成变化236
10.4.4水合物形成分解过程中气体分子碳氢同位素分馏239
10. 4.5地质意义239
参考文献243
第11章 水合物生成过程流体离子变化及同位素分馏的实验测试技术245
11.1实验装置246
11.2气体水合物生成过程流体离子变化的测试技术和方法248
11.2.1离子浓度的主要测试仪器248
11.2.2主要阳离子的测试方法248
11.2.3盐度及Cl浓度的测试方法249
11.2.4 SO4及CO3浓度的测试方法252
11.2.5永合物离子变化的有效测试技术和方法259
11.3气体水合物生成过程同位素分馏的测试技术和方法260
11.3.1同位素的主要测试仪器及分析方法260
11.3.2甲烷海水水合物形成过程中C、H、(同位素变化的测试260
11.3.3二氧化碳海水水合物形成过程中C、H、O同位素变化的测试263
11.3.4水合物同位素组成变化的有效测试技术和方法265
11.4水合物动态聚散过程离子变化及同位素分馏的实验测试266
11.4.1甲烷海水沉积物水合物动态聚散实验266
11.4.2讨论271
参考文献272
第12章 气体水合物稳定条件实验测试技术273
12.1气体水合物稳定条件273
12.2气体水合物稳定条件测试技术273
12.2.1水合物稳定条件实验理论与方法273
12.2.2实验系统与实验材料275
12.2.3样品制备技术276
12.2.4测试技术280
12.2.5数据处理技术281
12.3溶液／海水水合物稳定条件测试282
12.3.1 NaCI/MgCl2 /CaCl)溶液中甲烷水合物稳定条件282
12.3.2海水中甲烷水合物稳定条件283
12.3.3 NaCI溶液中CO2／CO2-N2水合物稳定条件284
12.3.4海水中CO2/C02N2水合物稳定条件284
12.4沉积物体系水合物稳定条件测试286
12.4.1石英砂中水合物稳定条件287
12.4.2含孔隙水沉积物中水合物稳定条件288
12.4.3南海沉积物中甲烷水合物稳定条件290
参考文献291
第13章 天然气水合物岩心现场处理与测试技术295
13.1天然气水合物岩心处理分析技术295
13.1.1天然气水合物钻探取心及取样技术295
13.1.2岩心处理与分析现状296
13.2样品处理与测试流程298
13.2.1保压岩心样品处理流程298
13.2.2非保压岩心样品处理流程300
13.3岩心样品现场测试技术方法301
13.3.1岩心的物性参数测试技术301
13.3.2地化参数测试方法305
参考文献307
京公网安备 11010102004214号