全球能源供需失衡問題日益突出,促使各國(guó)紛紛將保證能源安全上升到國(guó)家戰(zhàn)略高度。天然氣水合物是類冰的非化學(xué)計(jì)量的晶體化合物,具有儲(chǔ)量大,清潔燃燒等一系列優(yōu)點(diǎn),作為傳統(tǒng)化石能源的替代品,為廣大能源科學(xué)工作者所青睞,對(duì)多孔介質(zhì)中天然氣水合物進(jìn)行研究,尤其是對(duì)水合物的分解過程進(jìn)行研究,是大規(guī)模開采利用天然氣水合物必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。降壓聯(lián)合井壁熱激法作為一種較為新穎的方法,可有效解決水合物分解后期熱量供給不足和二次水合物生成的問題。本文對(duì)實(shí)驗(yàn)室尺度約1.2L圓柱形反應(yīng)釜內(nèi)甲烷水合物沉積,使用TOUGH+HYDRATE模擬軟件進(jìn)行了降壓聯(lián)合井壁加熱開采的模擬研究,分析了不同井口壓力,不同井壁溫度以及不同水合物沉積滲透率對(duì)水合物分解過程的影響�？疾炝�2.4MPa、2.5MPa、2.6MPa、2.7MPa以及2.8MPa五個(gè)井口壓力工況,10℃、20℃、30℃、40℃以及50℃五個(gè)井壁溫度工況,和k=5×10~(-10)m~2、5×10~(-11)m~2、5×10~(-12)m~2、5×10~(-13)m~2以及5×10~(-14)m~2五個(gè)滲透率工況。針對(duì)井口產(chǎn)氣速率、井口累計(jì)產(chǎn)氣量、自由氣量、總分解產(chǎn)氣量、反應(yīng)釜內(nèi)殘余水合物量以及氣水比等產(chǎn)氣性能參數(shù)隨時(shí)間動(dòng)態(tài)演化規(guī)律,針對(duì)溫度場(chǎng)、壓力場(chǎng)、水合物飽和度、氣相飽和度、液相飽和度等特征參數(shù)的空間分布規(guī)律和隨時(shí)間的演化進(jìn)行了研究。研究表明,井壁溫度相同,井口壓力從2.8MPa降至2.4MPa時(shí),產(chǎn)氣速率達(dá)到峰值時(shí)間縮短了59.1%,井口累積氣體量從0.01511m~3增加到0.01654m~3,水合物完全分解時(shí)間縮短了29%;井口壓力相同,井壁溫度從10℃上升到50℃時(shí),產(chǎn)氣速率峰值從4.66×10~(-7)m~3/s上升至9.64×10~(-7)m~3/s,水合物完全分解時(shí)間縮短了48%;滲透率從5×10~(-14)m~2增加至5×10~(-10)m~2時(shí),水合物完全分解時(shí)間縮短了16.3%。不同時(shí)刻下反應(yīng)釜內(nèi)的壓力分布幾乎均勻,相同時(shí)刻,井口壓力越低反應(yīng)釜內(nèi)壓力水平越低,不同井壁溫度下壓力水平則基本都在3.6MPa水平上。水合物的分解從左上靠近井壁區(qū)域向右下遠(yuǎn)離井壁區(qū)域移動(dòng)拓展。較高滲透率對(duì)水合物分解起增益作用,滲透率影響液相飽和度和氣相飽和度的分布。在分解過程中,靠近邊界區(qū)域水合物均存在少量分解,隨著時(shí)間增加向內(nèi)部移動(dòng)。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TE31
【部分圖文】：

即可以稱為甲烷水合物[8]。根據(jù)晶體結(jié)構(gòu)的不同，天然氣水合物結(jié)構(gòu)類型可以分為Ⅰ型、Ⅱ型和 H 型，如圖1.1 所示[9]。在 20 世紀(jì)四十至五十年代，Ⅰ型和Ⅱ型水合物由 von Stackelberg 等人通過x 射線晶體衍射發(fā)現(xiàn)[10]，結(jié)構(gòu)如圖 1.1 中(a)、(b)所示。Ⅰ型結(jié)構(gòu)為立方晶體結(jié)構(gòu)，包含

天然氣水合物全球分布示意圖

井壁厚為 2mm，開采井底部為降壓口，整個(gè)井壁為加熱區(qū)域。圖 2.1 反應(yīng)釜內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖2.1.3 水合物分解過程數(shù)學(xué)模型本文研究中，天然氣水合物處在多孔介質(zhì)環(huán)境中，并且它得分解涉及 3 相（氣相、液相、水合物相）和 3 組分（甲烷氣、水、甲烷水合物），并且甲烷水合物的分解是一個(gè)包含滲流的復(fù)雜傳熱傳質(zhì)過程，為了使數(shù)學(xué)模型能較好的描述水合物分解，且能滿足
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 舟丹;;中國(guó)可燃冰研究開發(fā)已落后日本十余年[J];中外能源;2015年04期

2 阮徐可;李小森;徐純剛;張郁;顏克鳳;;天然氣水合物降壓聯(lián)合井壁加熱開采的數(shù)值模擬[J];化工學(xué)報(bào);2015年04期

3 劉俊杰;馬貴陽(yáng);潘振;劉培勝;;天然氣水合物開采理論及開采方法分析[J];當(dāng)代化工;2014年11期

4 楊松梅;王婕;;全球能源格局發(fā)展現(xiàn)狀及未來趨勢(shì)[J];國(guó)際金融;2014年03期

5 ;中國(guó)將成為世界最大能源消費(fèi)和石油進(jìn)口國(guó)[J];乙烯工業(yè);2013年04期

6 樊東黎;;世界能源現(xiàn)狀和未來[J];金屬熱處理;2011年10期

7 張洪濤;張海啟;祝有海;;中國(guó)天然氣水合物調(diào)查研究現(xiàn)狀及其進(jìn)展[J];中國(guó)地質(zhì);2007年06期

8 宋玉春;;“可燃冰”點(diǎn)燃全球能源新夢(mèng)想[J];中國(guó)石油和化工;2007年17期

9 梁金強(qiáng);吳能友;楊木壯;王明君;沙志彬;;天然氣水合物資源量估算方法及應(yīng)用[J];地質(zhì)通報(bào);2006年Z2期

10 李淑霞;陳月明;杜慶軍;;天然氣水合物開采方法及數(shù)值模擬研究評(píng)述[J];中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2006年03期

本文編號(hào)：2844085