多孔介質(zhì)中天然氣水合物降壓分解特性研究.pdf

1、天然氣水合物是一種固態(tài)的、非化學(xué)計(jì)量的、束縛有氣體分子的籠型冰狀晶體化合物，主要分布于凍土與海洋沉積物中的高壓低溫區(qū)域，其巨大的儲(chǔ)量被認(rèn)為是未來潛在能源。鑒于目前不同水合物儲(chǔ)藏開采的可行性以及經(jīng)濟(jì)性問題，降壓開采被認(rèn)為是水合物三種開采方法中最有效率的，且可以聯(lián)合其他開采技術(shù)同時(shí)使用，因此研究沉積物中水合物降壓開采過程的分解特性對(duì)于水合物儲(chǔ)藏的利用具有重大意義。
　　本文實(shí)驗(yàn)研究了產(chǎn)氣壓力和多孔介質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)對(duì)甲烷水合物降壓分解特性的

2、影響，分析了水合物二次生成和結(jié)冰現(xiàn)象的誘因，最后從儲(chǔ)層顯熱和外圍傳熱兩方面討論了傳熱因素對(duì)水合物降壓分解的影響。研究表明，產(chǎn)氣壓力的降低以及儲(chǔ)層導(dǎo)熱系數(shù)的增大能夠有效提高水合物的分解速率，水合物的整個(gè)降壓產(chǎn)氣過程可以分為三個(gè)階段:自由氣的排出、儲(chǔ)層顯熱的消耗、以及外圍傳熱驅(qū)動(dòng)下的水合物分解階段。第一階段，儲(chǔ)層中自由氣開始產(chǎn)出，但甲烷水合物仍未分解;第二階段，儲(chǔ)層中水合物沿著相平衡線整體同時(shí)分解，水合物分解所需熱量主要來自儲(chǔ)層顯熱，而在第

3、三階段，儲(chǔ)層壓力降至產(chǎn)氣壓力，水合物分解則轉(zhuǎn)變?yōu)橥鈬鷤鳠嶙饔孟碌挠赏庀騼?nèi)分解。由于儲(chǔ)層顯熱和外圍傳熱的不足，水合物二次生成和結(jié)冰現(xiàn)象常出現(xiàn)在儲(chǔ)層內(nèi)部靠近產(chǎn)氣井的區(qū)域，但在高導(dǎo)熱系數(shù)儲(chǔ)層中并未發(fā)生。此外，本文還引入了斯特藩數(shù)（Ste）和水合物分解速率常數(shù)(Kd)來研究儲(chǔ)層顯熱和外圍傳熱的對(duì)水合物降壓分解的影響，結(jié)果表明兩個(gè)傳熱因素是水合物降壓分解的主要驅(qū)動(dòng)力，但兩者大小均取決于水合物儲(chǔ)層的產(chǎn)氣壓力。
　　同時(shí)，本文還建立了水合物降壓