Процессы гидратообразования при захоронении СО2 в криолитозоне

Глава 4. Термобарические условия накопления гидрата CO2 в поровом пространстве промерзающих и мерзлых газонасыщенных пород.

Процесс возникновения порового гидрата сопровождается переохлаждением системы, необходимым для образования зародышей гидрата, которое составляет 0,7 - 4,1 ^oС. Как показали результаты экспериментов, степень переохлаждения поровой влаги зависит цикличности процесса, а также от состава и свойств газонасыщенных пород.

В отличие от гидрата метана, где степень переохлаждения поровой влаги на втором цикле гидратообразования закономерно снижается, влияния цикла на степень переохлаждения при образовании гидрата CO₂ не отмечено. Максимальная степень переохлаждения поровой влаги при гидратообразовании отмечена в образце песка с 7% каолинитовых частиц, а минимальная - в образце песка с примесью 7% монтмориллонитовых частиц.

Термобарические условия начала образования гидрата CO₂ в поровом пространстве грунтов смещаются в область более высоких давлений и низких температур. В наших экспериментах при охлаждении температурная сдвижка составляла 0,2 - 1,9 ^oС, а барическая - 0,12 - 0,77 МПа. С увеличением дисперсности и с уменьшением начальной влажности образца термобарические отклонения увеличиваются.

Замерзание газонасыщенных и гидратосодержащих образцов имеет ряд особенностей. Температура замерзания песчаных образцов, насыщенных диоксидом углерода изменяется от -1,5 ^oС при давлении CO₂ 0,1 МПа до -2,9 ^oС при давлении CO₂ 0,73 МПа. Это связано со значительной растворимостью CO₂ и созданием кислой среды, что понижает температуру замерзания. Как показали результаты экспериментов, температура замерзания остаточной, не перешедшей в гидрат поровой влаги в CO₂ гидратосодержащих образцах, достигает -2,5 - -3 ^oС. Это связано с уменьшением количества жидкой поровой воды в образце, а также с насыщенностью поровой воды растворенным CO₂. Отмечено, что в засоленных газонасыщенных породах температура замерзания опускается и ниже -3 ^oС. Так при температуре -3,3 ^oС в засоленном раствором NaCl (0,1 н) песчаном образце под давлением CO₂ 2,3 МПа поровой раствор находился в жидком виде.