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、非化學計量的、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，其巨大的儲量被認為是未來潛在能源。鑒于目前不同水合物儲藏開采的可行性以及經(jīng)濟性問題，降壓開采被認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于水合物儲藏的利用具有重大意義。
　　本文實驗研究了產(chǎn)氣壓力和多孔介質(zhì)導熱系數(shù)對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，最后從儲層顯熱和外圍傳熱兩方面討論了傳熱因素對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層導熱系數(shù)的增大能夠有效提高水合物的分解速率，水合物的整個降壓產(chǎn)氣過程可以分為三個階段:自由氣的排出、儲層顯熱的消耗、以及外圍傳熱驅(qū)動下的水合物分解階段。第一階段，儲層中自由氣開始產(chǎn)出，但甲烷水合物仍未分解;第二階段，儲層中水合物沿著相平衡線整體同時分解，水合物分解所需熱量主要來自儲層顯熱，而在第

3、三階段，儲層壓力降至產(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)在儲層內(nèi)部靠近產(chǎn)氣井的區(qū)域，但在高導熱系數(shù)儲層中并未發(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)來研究儲層顯熱和外圍傳熱的對水合物降壓分解的影響，結(jié)果表明兩個傳熱因素是水合物降壓分解的主要驅(qū)動力，但兩者大小均取決于水合物儲層的產(chǎn)氣壓力。
　　同時，本文還建立了水合物降壓