【摘要】：我國能源結(jié)構(gòu)不合理、環(huán)境污染嚴(yán)重,能源結(jié)構(gòu)亟需轉(zhuǎn)型。甲烷水合物是一種能量密度高、污染小的理想替代能源,世界各國競相開展其勘探與開采技術(shù)研究,目前甲烷水合物的開采技術(shù)仍不完善,需要進(jìn)一步開展相關(guān)研究。根據(jù)儲藏內(nèi)水合物、自由氣與自由水分布的差異,自然界的水合物藏被劃分為四種類型(第一、二、三和四類),其中第四類水合物藏缺乏上下非滲透蓋層且水合物飽和度低,不具備開采研究價值。不同類型水合物藏開采過程中產(chǎn)氣速率及儲藏溫度等變化存在差異,現(xiàn)有研究主要針對第三類水合物藏,缺少不同類型水合物藏的實(shí)驗(yàn)對比研究。本文通過改變砂與水的填充方式,利用實(shí)驗(yàn)方法研究了第一、二和三類水合物藏在不同背壓下的降壓開采特性,并且將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果進(jìn)行對比,為多類型甲烷水合物藏降壓開采提供數(shù)據(jù)和理論支撐。根據(jù)水合物層氣、水含量的不同,第一、二和三類甲烷水合物藏分別包括氣過量和水過量兩種情況。本文利用三種不同的砂、水填充方式,構(gòu)造了氣過量的第一、二和三類甲烷水合物藏。共開展11組降壓分解實(shí)驗(yàn),分析不同背壓對三種類型水合物藏分解特性的影響。研究結(jié)果顯示,三種類型水合物藏在降壓開采過程中氣體回收率呈指數(shù)型分布,第二類水合物藏氣體回收率最高。同時還發(fā)現(xiàn)在較低背壓下,氣體有效滲透率影響傳質(zhì)和水合物分解驅(qū)動力,是影響甲烷水合物分解產(chǎn)氣速率的主要因素。通過多次注水法構(gòu)造水過量的第二、三類水合物藏。共開展10組降壓分解實(shí)驗(yàn),其水合物層內(nèi)水合物飽和度約為35%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明相同背壓下,第二類水合物藏的產(chǎn)水回收率比第三類水合物藏高約10%,氣體回收率比第三類水合物藏低約20%。通過分析氣水比和產(chǎn)氣量,發(fā)現(xiàn)背壓對降壓開采特性的影響存在一個臨界值。即背壓與水合物降壓開采的氣水比并不呈線性負(fù)相關(guān),例如背壓為2.0 MPa的氣水比反而低于2.3 MPa。為了研究我國南海水合物藏開采特性,本文利用南海沉積物重塑甲烷水合物藏,其水合物飽和度范圍為10-24%,分別開展了直接降壓法和梯度降壓法下的水合物分解特性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,直接降壓過程中甲烷水合物分解速率隨水合物飽和度的增加而減小,水合物飽和度較低時容易在降壓初始階段出現(xiàn)水合物二次生成現(xiàn)象。梯度降壓過程中引起的儲藏溫度變化小于直接降壓過程,有利于保障水合物開采后期快速分解。利用TOUGH+HYDRATE模擬了氣過量和水過量條件下的第二、三類甲烷水合物藏降壓開采過程,初始狀態(tài)及背壓的選擇與上述實(shí)驗(yàn)工況相同。模擬結(jié)果顯示氣過量甲烷水合物藏中降壓開采結(jié)束后氣體和水均勻分布,水過量甲烷水合物藏中氣和水分別呈梯度分布。對比模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果,發(fā)現(xiàn)水過量水合物藏在背壓為2-2.6 MPa時,模擬產(chǎn)氣總量與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相近,但是氣過量水合物藏降壓產(chǎn)氣總量模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相差較大。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TE37

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉唯一;陳勇;王淼;張韓靜;;鹽類對甲烷水合物穩(wěn)定性影響研究進(jìn)展[J];巖礦測試;2018年02期

2 張煒;邵明娟;王銘晗;田黔寧;;全球首次近海甲烷水合物試采:從選址到實(shí)施[J];中國礦業(yè);2017年02期

3 鄭卓;王秀林;;甲烷水合物生成和分解的實(shí)驗(yàn)研究[J];廣東化工;2016年14期

4 云雨;;深海新能源:甲烷水合物[J];科學(xué)新聞;2002年23期

5 孫志高;焦麗君;趙之貴;王功亮;劉成剛;周波;黃海峰;;含離子液體體系甲烷水合物形成特性實(shí)驗(yàn)研究[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2013年15期

6 張亮;劉道平;樊燕;鐘棟梁;李剛;;噴霧反應(yīng)器對生成甲烷水合物的影響[J];吐哈油氣;2009年02期

7 張亮;劉道平;樊燕;鐘棟梁;李剛;;噴霧反應(yīng)器中甲烷水合物生長動力學(xué)模型[J];化學(xué)反應(yīng)工程與工藝;2008年05期

8 伍向陽;段體玉;楊偉;孫檣;;不同壓力下Ⅰ型甲烷水合物拉曼光譜[J];巖石學(xué)報;2008年01期

9 張亮;劉道平;樊燕;鐘棟梁;李剛;;噴霧反應(yīng)器對生成甲烷水合物影響研究[J];齊魯石油化工;2008年03期

10 未名;甲烷水合物開發(fā)利用研究進(jìn)展[J];環(huán)境污染與防治;2004年03期

相關(guān)會議論文 前10條

1 張浩;劉朝;;H型甲烷水合物穩(wěn)定性分子動力學(xué)研究[A];高等教育學(xué)會工程熱物理專業(yè)委員會第二十一屆全國學(xué)術(shù)會議論文集——工程熱力學(xué)專輯[C];2015年

2 伍向陽;段體玉;楊偉;孫檣;;不同壓力下I型甲烷水合物拉曼光譜[A];中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所2008學(xué)術(shù)論文匯編[C];2009年

3 承峰;劉昌嶺;孟慶國;;基于顯微拉曼光譜的甲烷水合物生長過程研究[A];第十七屆全國光散射學(xué)術(shù)會議摘要文集[C];2013年

4 戴春山;龔建明;;甲烷水合物資源評價技術(shù)探討[A];2001年全國沉積學(xué)大會摘要論文集[C];2001年

5 業(yè)渝光;劉昌嶺;張劍;刁少波;;甲烷水合物實(shí)驗(yàn)合成的初步研究[A];海洋地質(zhì)環(huán)境與資源學(xué)術(shù)研討會論文摘要匯編[C];2003年

6 吳保祥;段毅;雷懷彥;張輝;;水+沉積物體系中甲烷水合物的填充率[A];第十屆全國有機(jī)地球化學(xué)學(xué)術(shù)會議論文摘要匯編[C];2005年

7 彭超;耿建華;;海洋甲烷水合物形成動力過程模擬方程及計(jì)算方法[A];中國地球物理第二十一屆年會論文集[C];2005年

8 宋天銳;;關(guān)于巖古鉀肥、古—新地震和人造甲烷水合物的思維啟迪[A];2001年全國沉積學(xué)大會摘要論文集[C];2001年

9 曹品強(qiáng);寧伏龍;吳建洋;方彬;;甲烷水合物蠕變行為的分子機(jī)制[A];2018年全國固體力學(xué)學(xué)術(shù)會議摘要集（上）[C];2018年

10 郝文峰;樊栓獅;梁德清;田龍;楊向陽;;甲烷水合物生成實(shí)驗(yàn)研究[A];第九屆全國化學(xué)工藝學(xué)術(shù)年會論文集[C];2005年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 王林;日本50家公司“抱團(tuán)”支持可燃冰商業(yè)化[N];中國能源報;2017年

2 張煒 邵明娟 田黔寧;日本即將實(shí)施第二次近海甲烷水合物試采[N];中國礦業(yè)報;2017年

3 邵明娟;緊跟國際進(jìn)展 提高服務(wù)能力[N];中國礦業(yè)報;2017年

4 張煒;日本未來甲烷水合物產(chǎn)業(yè)化路線圖確定[N];中國礦業(yè)報;2017年

5 愛古;甲烷水合物引發(fā)能源革命？[N];市場報;2003年

6 中國地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心 石宏仁　唐金榮;美國的甲烷水合物開發(fā)計(jì)劃[N];中國礦業(yè)報;2010年

7 中國地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心 石宏仁　唐金榮;美國甲烷水合物開發(fā)計(jì)劃透視[N];中國國土資源報;2010年

8 高喬孝介美國《簡氏防務(wù)周刊》駐日本特約作者、駐東京記者 本報編譯 向平;“可燃冰”是日本能源救星嗎?[N];世界報;2009年

9 ;日本要開發(fā)海底能源[N];新華每日電訊;2003年

10 愛古;甲烷水合物：一種新的替代能源[N];中國電力報;2003年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前9條

1 黃盈盈;甲烷水合物和超低密度冰的新相研究[D];大連理工大學(xué);2018年

2 吳祥恩;含抑制劑體系甲烷水合物形成動力學(xué)的拉曼光譜研究[D];中國地質(zhì)大學(xué);2018年

3 張蕾;基于能量的分塊方法在水/水合物和多肽中的應(yīng)用[D];南京大學(xué);2017年

4 宋小飛;正十四烷相變強(qiáng)化傳熱下甲烷水合物生成和分解過程研究[D];天津大學(xué);2016年

5 楊明軍;原位條件下水合物形成與分解研究[D];大連理工大學(xué);2010年

6 唐現(xiàn)瓊;低維碳材料在微納圖案表面包覆及促進(jìn)甲烷水合物解離的分子模擬研究[D];湘潭大學(xué);2015年

7 陳超;油包水乳液中甲烷水合物形成動力學(xué)研究[D];天津大學(xué);2015年

8 周青;蒙脫石層間域微結(jié)構(gòu)及其吸附有機(jī)物的分子模擬[D];中國科學(xué)院研究生院(廣州地球化學(xué)研究所);2015年

9 唐玲麗;基于拓?fù)渌惴ǖ膱F(tuán)簇結(jié)構(gòu)全局搜索[D];大連理工大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 高yN;多類型甲烷水合物藏降壓開采特性研究[D];大連理工大學(xué);2019年

2 王素瑩;天然產(chǎn)物促進(jìn)甲烷水合物形成動力學(xué)研究[D];華南理工大學(xué);2019年

3 彭林;無機(jī)鹽存在下甲烷水合物分解規(guī)律研究[D];中國石油大學(xué)(華東);2017年

4 謝庚彪;撞擊流反應(yīng)器內(nèi)甲烷水合物生成動力學(xué)研究[D];鄭州大學(xué);2019年

5 吳琪;互層型甲烷水合物沉積物力學(xué)特性研究[D];大連理工大學(xué);2018年

6 孫曉亮;化學(xué)助劑對甲烷水合物分解影響的分子動力學(xué)模擬[D];中國石油大學(xué)（北京）;2017年

7 唐啟忠;sⅠ型甲烷水合物微觀構(gòu)型與力學(xué)性能的分子動力學(xué)研究[D];重慶大學(xué);2018年

8 何雙毅;面向天然氣固態(tài)儲運(yùn)的甲烷水合物反應(yīng)動力學(xué)特性研究[D];重慶大學(xué);2014年

9 付U

本文編號：2740694