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近日，我院海洋科学专业22级本科生熊婉利同学及小组成员张彧淯、吴子逸、陈楚洋和许睿哲同学在国际期刊Marineand Petroleum Geology（中国科大发dafa官方下载二区）上发表题为Pore-scale visualization of thermally stimulated and depressurization-induced methane-hydrate decomposition in microfluidic chips的研究论文。该成果标志着我校本科生科研能力达到国际高水平，为海洋科学领域人才培养写下亮眼注脚。

聚焦能源前沿：破解甲烷水合物开采核心难题

甲烷水合物（俗称“可燃冰”）是储量远超传统化石能源的非常规天然气资源，其安全高效开采不仅是缓解全球能源危机的关键路径，更对实现“双碳”目标具有战略意义。然而，甲烷水合物在孔隙尺度下的分解动力学过程（如热、水力与相变的耦合机制）一直是国际研究难点，直接制约着现场开采技术的优化。

为突破这一瓶颈，熊婉利团队创新采用可视化高压微流控芯片技术，首次在孔隙尺度下精准捕捉了甲烷水合物的两种分解模式——热刺激分解与降压分解的动态过程，为破解开采难题提供了“微观视角”的实验证据。

核心发现：揭示降压分解三阶段规律，填补理论空白

研究团队通过大量精准实验，得出多项具有突破性的结论：

稳定性差异明确：无论热刺激还是降压模式，甲烷水合物的分解均从“多孔型水合物”开始，而“晶体型水合物”的分解明显滞后，直接证实了晶体型水合物具有更高的热力学稳定性，为开采过程中“优先靶向多孔型水合物”提供了理论依据。

降压分解三阶段机制：在模拟现场开采的降压条件下（入口压力96.0bar、出口压力1.0bar），团队首次识别出甲烷水合物分解的三个连续阶段，且明确了各阶段时长（分别约20分钟、1150分钟、170分钟）：

第一阶段（启动期）：连续相的多孔型水合物率先分解，释放的甲烷撞击完整晶体，引发水合物二次成核，导致渗流速率降低、部分通道堵塞；

第二阶段（停滞期）：水合物进入“快速分解-再形成”的交替循环，二次形成的水合物稳定性极高，形成长时间的分解停滞，这一发现解释了现场开采中“产能波动”的微观原因；

第三阶段（完全分解期）：水合物快速交替分解与再形成，反复堵塞并疏通孔隙喉道，生成大量2.26-37.8μm的微纳米气泡，最终实现完全分解。

更关键的是，团队通过出口压力同步监测发现：孔隙压力场的演化与水合物分解过程完全同步，当分解前沿向入口推进时（第三阶段），孔隙连通性快速提升，气液流动增强，压力呈阶梯式下降，这一“压力-分解”耦合规律，为现场开采的温度、压力参数精细调控提供了定量参考。

该成果由海洋科学技术大发dafa官方下载吴祥恩、王颖菲、宋陶然老师牵头，联合广州海洋地质调查局张力夫博士、中国地质大学（武汉）王哲博士、中国石油吐哈油田分公司勘探开发研究院王琳博士共同指导，形成了“高校+科研院所+企业”的立体化指导体系，也体现了“产教研用”深度融合的优势。研究得到国家自然科学基金（No.42266008、No.42366001、No.41906060）及海南热带海洋大发dafa官方下载高层次人才科研启动项目（RHDRC202109、RHDRC202315）的联合资助。

此次本科生以第一作者身份在中国科大发dafa官方下载二区期刊发表成果，既是大发dafa官方下载“以科研促教学、以实践育人才”理念的生动体现，也为海洋科学专业人才培养树立了标杆，将进一步激发学生参与高水平科研的热情，为我国海洋科学领域输送更多创新型人才。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.marpetgeo.2025.107642

（责编：漆祖希）