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进行二氧化碳置换开采多年冻土区天然气水合物的研究,不仅能够解决人类面临的能源问题,还能够将二氧化碳以水合物的形式储存起来,从而缓解了温室效应带来的环境问题。本文利用不同孔隙的石英砂(26.7nm和14.2nm),进行了不同温度和压力条件下多孔介质中甲烷和二氧化碳水合物的生成过程定量实验研究。本文主要进行了大量实验工作,得到如下结论：(1)在冰点以上,无论是饱和水体系还是不饱和水体系,甲烷水合物和二氧化碳水合物所需的诱导时间随着孔隙尺寸的减小而增加；在冰点以下,多孔介质中甲烷水合物和二氧化碳水合物所需的诱导时间也随着孔隙尺寸的减小而增加；在一定的粒径围内,多孔介质孔隙越小,诱导时间越长。(2)冰点以上饱和水体系中,孔隙为26.7nm的石英砂多孔介质中甲烷水合物和二氧化碳水合物的平均生成速率分别为0.0011mol/h、0.0025mol/h；孔隙为14.2nm的石英砂多孔介质饱和水体系中甲烷水合物和二氧化碳水合物的平均生成速率分别为0.0014mol/h、0.0016mol/h。冰点以上不饱和水体系中,孔隙为26.7nm的石英砂多孔介质中甲烷水合物和二氧化碳水合物的平均生成速率分别为0.00030mol/h、0.0022mol/h；孔隙为14.2nm的石英砂多孔介质中甲烷水合物和二氧化碳水合物的平均生成速率分别为0.0017mol/h、0.0019mol/h。(3)冰点以下,孔隙为26.7nm的石英砂多孔介质中甲烷水合物和二氧化碳水合物的平均生成速率分别为0.00019mol/h、0.0023mol/h；孔隙为14.2nm的石英砂多孔介质饱和水体系中甲烷水合物和二氧化碳水合物的平均生成速率分别为0.000050mol/h、0.00053mol/h。(4)冰点以上饱和水体系中,孔隙为26.7nm的石英砂多孔介质中甲烷水合物和二氧化碳水合物的储气量分别为138.52L/L、29.94L/L；孔隙为14.2nm的石英砂多孔介质饱和水体系中甲烷水合物和二氧化碳水合物的储气量分别为176.93L/L、20.46L/L。冰点以上不饱和水体系中,孔隙为26.7nm的石英砂多孔介质中甲烷水合物和二氧化碳水合物的储气量分别为26.07L/L、19.59L/L；孔隙为14.2nm的石英砂多孔介质中甲烷水合物和二氧化碳水合物的储气量分别为162.93L/L、17.95L/L；(5)冰点以下,孔隙为26.7nm的石英砂多孔介质中甲烷水合物和二氧化碳水合物的储气量分别为12.31L/L、14.42L/L；孔隙为14.2nm的石英砂多孔介质中甲烷水合物和二氧化碳水合物的储气量分别为3.64L/L、3.83L/L。本文的创新点在于：利用石英砂多孔介质模拟天然气水合物的赋存条件,进行了冰点以上及冰点以下多孔介质中甲烷及二氧化碳水合物的生成过程研究,并揭示其生成特性和规律。