天然氣水合物已經(jīng)被我國國務(wù)院列為新礦種,其低溫高壓的賦存環(huán)境和復(fù)雜多變的分解特性導(dǎo)致了對其開采的困難性。目前為止,降壓開采法是海洋天然氣水合物試采所采用的唯一方法。甲烷水合物的降壓分解是一個(gè)多相多組分的流體流動傳熱傳質(zhì)問題,涉及到孔隙通道內(nèi)部固相冰與水合物分解之間的相互作用�？紫冻叨认绿烊粴馑衔锓纸獾奈⒂^特性、水合物分解過程中的微尺度效應(yīng)、結(jié)冰和融冰效應(yīng)、傳質(zhì)限制效應(yīng)以及孔隙通道內(nèi)的流體流動和水合物分解效應(yīng)之間的耦合關(guān)系等科學(xué)問題的解決,是突破水合物分解基礎(chǔ)理論局限,從而推動開采技術(shù)進(jìn)步的關(guān)鍵。本文針對上述科學(xué)問題開展了孔隙尺度下甲烷水合物分解微觀特性數(shù)值研究,探究了微孔隙內(nèi)甲烷水合物降壓分解的微觀特性和機(jī)理,提出了模型中考慮相間傳熱和微尺度效應(yīng)的必要性,明晰了結(jié)冰和融冰效應(yīng)對水合物分解的具體影響以及三者之間的相互作用,揭示了傳質(zhì)限制效應(yīng)對水合物分解微觀機(jī)理的主導(dǎo)作用以及傳質(zhì)限制效應(yīng)、結(jié)冰效應(yīng)、融冰效應(yīng)、水合物分解效應(yīng)四者之間的耦合關(guān)系。主要工作如下:首先,基于甲烷水合物的基本屬性和現(xiàn)有分解模型調(diào)研結(jié)果的綜合對比,提出并驗(yàn)證了包括固態(tài)甲烷水合物相、氣態(tài)甲烷相、液態(tài)水相、固態(tài)冰相和甲烷... 

【文章頁數(shù)】：165 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
主要符號表
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 天然氣水合物基本屬性
        1.2.1 理化性質(zhì)及組成結(jié)構(gòu)
        1.2.2 天然氣水合物的形成及分布
        1.2.3 天然氣水合物沉積層的分類和開采方法
    1.3 國內(nèi)外研究進(jìn)展
        1.3.1 實(shí)驗(yàn)研究
        1.3.2 模擬研究
    1.4 當(dāng)前研究存在的主要問題
    1.5 本文的主要研究內(nèi)容及技術(shù)路線
2 微孔隙內(nèi)甲烷水合物分解基礎(chǔ)理論
    2.1 引言
    2.2 微孔隙內(nèi)甲烷水合物降壓分解數(shù)理模型的建立及求解
        2.2.1 物理模型
        2.2.2 數(shù)學(xué)模型
    2.3 模型驗(yàn)證
    2.4 本章小結(jié)
3 微孔隙內(nèi)甲烷水合物降壓分解過程中的微尺度效應(yīng)
    3.1 引言
    3.2 微孔隙內(nèi)無冰相時(shí)甲烷水合物降壓分解的微尺度效應(yīng)
        3.2.1 物理模型
        3.2.2 模型假設(shè)及模擬條件和參數(shù)
        3.2.3 微尺度效應(yīng)作用下水合物分解的基本過程及其對水合物分解的影響
    3.3 微孔隙內(nèi)冰-水合物共存時(shí)甲烷水合物降壓分解的微尺度效應(yīng)
        3.3.1 物理模型
        3.3.2 模擬條件和參數(shù)
        3.3.3 冰-水合物共存條件下微尺度效應(yīng)對水合物分解的影響
    3.4 本章小結(jié)
4 局部微孔隙內(nèi)甲烷水合物降壓分解過程中的結(jié)冰和融冰效應(yīng)
    4.1 引言
    4.2 局部微孔隙內(nèi)甲烷水合物降壓分解的結(jié)冰和融冰效應(yīng)
        4.2.1 物理模型
        4.2.2 模擬條件及模型參數(shù)
        4.2.3 計(jì)算結(jié)果及分析
    4.3 本章小結(jié)
5 局部微孔隙內(nèi)甲烷水合物降壓分解過程中的傳質(zhì)限制效應(yīng)
    5.1 引言
    5.2 模型的改進(jìn)及驗(yàn)證
    5.3 局部微孔隙內(nèi)無冰相時(shí)甲烷水合物降壓分解的傳質(zhì)限制效應(yīng)
        5.3.1 物理模型
        5.3.2 模型假設(shè)
        5.3.3 傳質(zhì)限制效應(yīng)作用下水合物分解的基本過程及其對水合物分解的影響
    5.4 局部微孔隙內(nèi)冰-水合物共存時(shí)甲烷水合物降壓分解的傳質(zhì)限制效應(yīng)
        5.4.1 物理模型
        5.4.2 模擬條件和模型參數(shù)
        5.4.3 冰-水合物共存條件下傳質(zhì)限制效應(yīng)對水合物分解的影響
    5.5 無冰相與有冰相時(shí)傳質(zhì)限制效應(yīng)的綜合分析
    5.6 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間科研項(xiàng)目及科研成果
致謝
作者簡介


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]CO2乳化液強(qiáng)化置換水合物中CH4的作用研究進(jìn)展[J]. 張偉,王趙,李文強(qiáng),李文雍,賀端威.  天然氣化工（C1化學(xué)與化工）. 2009(01)



本文編號：3728401