基于孔隙網(wǎng)絡(luò)模型的水合物沉積物滲流特性研究.pdf

1、能源資源的勘探開發(fā)以及尋求新的替代能源已成為國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略課題。天然氣水合物作為一種新型的清潔能源，具有巨大的資源儲量，近年來世界各國相繼加大了對天然氣水合物資源勘探與開采的相關(guān)科學(xué)研究。天然氣水合物沉積層骨架結(jié)構(gòu)特征以及內(nèi)部流體特性，是影響和控制沉積層滲流特性變化與氣、水多相滲流的首要因素，同時其控制著天然氣水合物開采過程沉積層的基礎(chǔ)穩(wěn)定性，對天然氣水合物安全、高效開采起到極其重要作用。
　　為了獲取水合物沉積層骨架結(jié)構(gòu)變化

2、特征，本文開發(fā)了高壓、低溫條件下天然氣水合物沉積層識別分析的X射線CT可視化技術(shù)系統(tǒng)，獲取天然氣水合物沉積層骨架結(jié)構(gòu)及孔隙空間內(nèi)部特征信息;實現(xiàn)沉積層骨架結(jié)構(gòu)三維重建，為天然氣水合物氣、水多相滲流研究奠定基礎(chǔ)。
　　為了探明水合物沉積層骨架結(jié)構(gòu)特性及內(nèi)部流體特性等因素對氣/水兩相滲流影響規(guī)律，將原應(yīng)用于石油開采領(lǐng)域的孔隙網(wǎng)絡(luò)模型引入到水合物沉積層滲流特性研究中，建立了適用于天然氣水合物滲流特性模擬研究的孔隙網(wǎng)絡(luò)模型，將水合物沉積物

3、內(nèi)部空間孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)化，同時該模型也考慮了天然氣水合物的隨機(jī)分布特性。并利用孔隙網(wǎng)絡(luò)模型計算得到氣水滲流特性與資料以及實驗兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，對該方法的可行性和準(zhǔn)確性進(jìn)行驗證。闡明了沉積層粒徑分布及天然氣水合物飽和度對沉積層滲透率變化規(guī)律的影響，揭示了沉積層潤濕性以及其內(nèi)部各相流體之間的界面張力對滲透率變化規(guī)律的影響。
　　系統(tǒng)研究了水合物沉積層結(jié)構(gòu)特性對水合物沉積層內(nèi)部滲流的影響規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)水合物沉積物中水合物飽和度的減小，促進(jìn)

4、水相流動，導(dǎo)致水相相對滲透率增大，毛細(xì)管力降低。孔隙度大的水合物沉積物增大了孔隙網(wǎng)絡(luò)模型的孔喉比，影響氣相流動的連續(xù)性和穩(wěn)定性，降低了氣相相對滲透率，減小了孔隙內(nèi)部毛細(xì)管力。
　　深入探討了含水合物多孔介質(zhì)特性及流體特性對滲流的影響。研究發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)潤濕性均勻情況下，水相相對滲透率在親濕系統(tǒng)中比在非濕系統(tǒng)中低，氣相相對滲透率則呈現(xiàn)相反的趨勢。水驅(qū)替在非濕性系統(tǒng)中比潤濕性系統(tǒng)中的效率低。在潤濕性不均勻系統(tǒng)中，非濕性在多孔介質(zhì)系統(tǒng)中所占的