Summary Methane hydrate is one of the important energy storage sources, naturally distributed in marine porous sediments. However, the dissociation behavior of hydrate inside different saturation sediments during sustained depressurization remains unclear. In this study, methane hydrate-bearing sediments were synthesized using initial water saturations varying between 9.5% and 56.9% and subsequently dissociated at a gas exhaust rate of 0.77 Ls/min. The results indicate that the dissociation of hydrates is closely related to the initial hydrate distribution until the sediments get iced when the sediment pressure declines below 2.5 MPa. Due to the exothermic reaction of ice formation, the dissociation of hydrates after icing accelerates significantly, and its limiting factor becomes the gas exhaust rate. In addition, both production and monitoring pipes were used in this study to evaluate the possible plugging within the sediments, and the plugging zone within the sediments can be located by examining the thermodynamic correlation between pressure and temperature responses. It was found that all experimental cases with high saturations (47.4% and more initial water) easily induce plugging between sediments and production/monitoring pipes, with the maximum pressure gap reaching up to 2.5 MPa. These findings may aid in ensuring the safety and efficiency of the hydrate exploitation process in the future.

CO2 hydrate caps can effectively reduce the leakage risk from subsea CO2 sequestration. TBAB (tetrabutylammonium bromide) affects temperature and pressure required for the CO2 hydrate formation, which improves hydrate cap application. This study analyzes hydrate formation and decomposition characteristics in TBAB + CO2 system under different initial pressures and TBAB concentrations. The results show that the addition of TBAB effectively expand CO2 hydrate stable area and prevent CO2 leakage. 5 wt% TBAB not only provides crystal nucleus for hydrate formation and shortens the induction period, but also increases CO2 hydrate cap temperature to 290.3 K. The hydrate decomposition process in TBAB system is divided into CO2 ·nCO2 and TBAB·26H2O·nCO2 decomposition stage. Comparing with hydrate decomposition process in pure water system, it is found that TBAB mainly affects the second stage of hydrate decomposition process. In 5 wt% TBAB system, the hydrate decomposition process was affected by TBAB after more than 68 % hydrate decomposition. It is found that the hydrate decomposition rate with TBAB is almost 1/7 of that without TBAB. This study provides experimental support for expanding the application of CO2 hydrate caps, and provides a basis for determining the geological storage area of CO2 in sediments.