二氧化碳作为影响生态环境最重要的温室气体,其生成量随着石油、煤炭等一次能源的大量使用有增无减。利用水合物技术将二氧化碳进行海底埋存,不失为降低大气中二氧化碳含量的有效方法。目前,国内外学者对水合物的研究主要以静态实验为主,模拟实际海底环境驱替生成水合物的实验研究相对较少,但是将CO2埋藏到海底冻土区的多孔介质沉积物中生成水合物是一个动态过程。因此,急需开展多孔介质沉积物中水合物驱替生成特性的实验研究,为CO2的海底埋存提供重要的理论参考。本文自行研制了一套水合物驱替生成实验装置,模拟海底多孔介质沉积物环境,以CO2水合物作为研究对象,开展水合物驱替/静态生成特性的实验研究,分析初始压力、反应温度对驱替/静态反应过程的影响,并探究CO2水合物饱和度与天然海沙渗透率的关系。通过大量的实验研究,本文主要得到以下结论:(1)CO2水合物驱替生成过程中釜内上下游之间的压差越来越大,反应釜内生成水合物过程的诱导时间具有随机性;与静态生成过程相比较,驱替过程采用的流动体系抑制水合物的成核,而天然海沙能促进水合物成核;同样的反应条件下,驱替生成过程的峰值温度要比静态低,这是因为驱替生成过程是一个动态循环过程,水合反应产生的热量会随着釜内流体的循环流动被及时地带走;水合物驱替生成反应结束后,升温分解过程中CO2水合物二次生成。(2)当初始压力较高时,水合物驱替反应减慢。这可能是因为初始压力较高,导致水中溶解的CO2气体的量增加,因而形成了更多数量的水合物晶核,但是晶核首先会在气液交界处生成水合物,阻隔了 CO2气体和水的接触,使得接触面积减小,形成“铠甲效应”,使得反应减慢。相同条件下,CO2水合物驱替与静态生成实验过程中所需要的诱导时间均随着初始压力的升高而缩短,随着反应温度的升高而增长,但是驱替生成过程的诱导时间明显比静态短。(3)CO2水合物饱和度的增加会使天然海沙渗透率降低,在本文实验得到的CO2水合物饱和度范围(0～30%)内,二者呈现多项式分布规律;本文实验获得的数据结果跟含水合物多孔介质渗透率Masuda模型N=7和Dai模型M=2较为接近。