天然氣水合物開采物理模擬與數(shù)值模擬研究.pdf

1、天然氣水合物被認(rèn)為是21世紀(jì)的一種優(yōu)質(zhì)、潔凈能源，因?yàn)槠鋬?chǔ)量大、能量密度大、在全球范圍分布廣，目前己引起世界各國政府的關(guān)注，對天然氣水合物基礎(chǔ)性質(zhì)及其開采技術(shù)的研究具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。 本論文針對天然氣水合物的開采進(jìn)行物理模擬和數(shù)值模擬研究。研制了一套國內(nèi)領(lǐng)先的天然氣水合物開采模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。描述了含天然氣水合物的多孔介質(zhì)的孔隙度、滲透率、飽和度等開采基礎(chǔ)參數(shù)。實(shí)驗(yàn)得到了填砂模型中天然氣水合物的相平衡曲線，與前人研究結(jié)果對比

2、吻合較好，驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的可靠性。首次系統(tǒng)地進(jìn)行了填砂模型中天然氣水合物的降壓、加熱及注化學(xué)劑開采的物理模擬實(shí)驗(yàn)，分析了開采動(dòng)態(tài)及影響因素。在本實(shí)驗(yàn)條件下：降壓幅度主要影響最終產(chǎn)出氣體的總量；降壓速度越大，產(chǎn)氣速率越大。注熱水開采時(shí)熱前緣推進(jìn)速度主要受熱水推進(jìn)速度控制；注熱水溫度對產(chǎn)氣速率的影響較??；注熱水速度越大，產(chǎn)氣速率峰值越高；本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)熱量損失大，換熱效率和熱利用率小。注化學(xué)劑能促使天然氣水合物快速分解，但經(jīng)濟(jì)成本太高。

3、 考慮水、氣、水合物三相，水、氣、水合物三個(gè)組分，根據(jù)質(zhì)量守恒和能量守恒原理，考慮天然氣水合物在多孔介質(zhì)中的相平衡和分解動(dòng)力學(xué)，建立了國內(nèi)領(lǐng)先的天然氣水合物降壓及加熱開采的數(shù)學(xué)模型。利用該模型對降壓、加熱物理模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了擬合，驗(yàn)證了數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確性。在此基礎(chǔ)上，對天然氣水合物藏降壓及加熱開采進(jìn)行了參數(shù)敏感性分析，結(jié)果表明：降壓開采的敏感因素有滲透率、初始水合物飽和度、出口端壓力、滲透率下降指數(shù)、水合物分解速度常數(shù)等，加熱開采的敏感