天然氣水合物開采技術(shù)實驗與理論研究.pdf

1、天然氣水合物(NGH)作為潛力巨大的優(yōu)質(zhì)、潔凈替代能源，其開采技術(shù)的研究具有重要的理論和實踐意義。本論文綜合運用機理分析、室內(nèi)實驗和數(shù)值模擬技術(shù)，系統(tǒng)研究了多孔介質(zhì)中NGH的合成與分解規(guī)律，通過分析降壓開采、熱力開采過程中的壓力、溫度、產(chǎn)量等參數(shù)的變化規(guī)律，研究不同開采方式的開采機理、開采動態(tài)及影響開發(fā)效果的主要因素，對不同開采技術(shù)進行綜合評價。 參考國內(nèi)外現(xiàn)有NGH實驗系統(tǒng)，研制成功一套NGH合成與開采實驗模擬系統(tǒng)。該系統(tǒng)由供

2、液、供氣、生成與開采模擬、環(huán)境模擬、回壓控制、溫度壓力流量計量、數(shù)據(jù)采集處理7個功能模塊組成，可進行多孔介質(zhì)中NGH的合成和降壓、加熱、注化學劑等各種開采實驗。 多孔介質(zhì)中NGH相平衡數(shù)據(jù)是研究NGH開采的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。完成4個周期的NGH等容合成與分解實驗，用圖形法確定了4個NGH相平衡點，與已有文獻數(shù)據(jù)對比非常吻合，說明該實驗裝置和方法是可靠的。對于高孔高滲的多孔介質(zhì)，相平衡數(shù)據(jù)與反應釜水溶液中相平衡數(shù)據(jù)是一致的，在進行NG

3、H開采相平衡的研究時，可以借用現(xiàn)有反應釜水溶液中NGH的數(shù)據(jù)和模型。 在本實驗條件下，NGH降壓開采是一種比較好的方法，產(chǎn)氣速度較高且主要受壓降速度的控制，產(chǎn)水速度小且維持在較穩(wěn)定的水平，且不需要昂貴的注熱、注化學劑等投入。分解速度常數(shù)和滲透率下降指數(shù)是影響產(chǎn)氣動態(tài)的兩個重要參數(shù)，分解速度常數(shù)越大，滲透率下降指數(shù)越小，產(chǎn)氣量峰值越大，分解時間越短。儲層壓力控制和NGH自保護效應是實際NGH礦藏降壓開采需要解決的關(guān)鍵問題。具有下伏

4、游離氣或者同層伴生氣的NGH礦藏，為克服以上兩點不利提供了可能。另外，還可以考慮注熱、注化學劑等其他輔助強化措施。 在本實驗條件下，最優(yōu)注熱開采方案為：注水溫度81.44℃(預熱罐設(shè)定溫度160℃)+注水速度8ml/min。注熱開采產(chǎn)氣速度穩(wěn)定，主要受溫度場變化控制，即受注水速度、注水溫度和模型熱物性的共同控制。系統(tǒng)熱量損失大，換熱效率和熱利用率小。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，實際NGH藏換熱效率可以達到6倍以上，這樣注熱開采從能量角度評價即