水合物生成分解過(guò)程相分辨和滲流特性研究.pdf

1、天然氣水合物憑借其儲(chǔ)量豐富、分布廣泛等優(yōu)點(diǎn)進(jìn)入科學(xué)家的視野，并被稱為21世紀(jì)可替代傳統(tǒng)化石能源的新能源之一。而天然氣水合物的生成與分解過(guò)程中所涉及的相分辨及滲流特性是水合物開(kāi)采研究的基礎(chǔ)，因此，本研究利用核磁共振成像(MRI)和計(jì)算機(jī)斷層成像(CT)兩種可視化手段，對(duì)于水合物的生成過(guò)程進(jìn)行觀察，對(duì)于水合物與水溶液的相分辨特性進(jìn)行研究，對(duì)于水合物相存在后氣水兩相相對(duì)流動(dòng)的運(yùn)移規(guī)律進(jìn)行探討。
　　利用MRI實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，進(jìn)行了含油、水多孔

2、介質(zhì)內(nèi)水合物的生成過(guò)程研究，對(duì)水合物生成過(guò)程中核磁弛豫時(shí)間T1、T2變化進(jìn)行了討論。以二氧化碳(CO2)水合物作為研究對(duì)象，發(fā)現(xiàn)含油情況T1和T2值明顯小于不含油情況。隨著殘余水飽和度逐漸降低，弛豫率1/T1、1/T2分別呈線性和指數(shù)增加，這與BT模型中表面弛豫機(jī)制的影響規(guī)律是一致的。
　　利用CT實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，進(jìn)行了水合物和水溶液兩相分辨研究。以四氫呋喃水合物（THF）水合物作為研究對(duì)象，發(fā)現(xiàn)造影劑KI的分辨效果要遠(yuǎn)好于NaCl。隨

3、著濃度的增加KI的分辨效果先增加后減小，分辨效果最好時(shí)對(duì)應(yīng)的KI的濃度為6％?？梢?jiàn)通過(guò)CT系統(tǒng)并借助造影劑可以成功將水合物相和水相分開(kāi)，并可以動(dòng)態(tài)直觀觀察到水合物分解時(shí)邊界曲線的變化以及在CT圖像中水合物區(qū)域面積的變化情況，并可以利用閾值法進(jìn)行分解過(guò)程中THF水合物飽和度的計(jì)算。
　　利用MRI實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，進(jìn)行了不同水合物飽和度條件下氣水兩相相對(duì)流動(dòng)研究。以THF水合物作為研究對(duì)象，發(fā)現(xiàn)隨著流動(dòng)的進(jìn)行，氣水流動(dòng)過(guò)程中存在驅(qū)替前緣的推

4、進(jìn)過(guò)程。隨著前緣推進(jìn)，殘余水飽和度逐漸下降，當(dāng)前緣通過(guò)模型后，殘余水的分布不再變化。使用Goodfield等人提出的流動(dòng)模型進(jìn)行分析計(jì)算，發(fā)現(xiàn)氣水兩相的局部達(dá)西相速度均分為三個(gè)部分，最左端為氣體前緣通過(guò)的部分，中間為氣體前緣所在部分，最右端為氣體前緣沒(méi)有通過(guò)的部分。隨著模型中殘余水飽和度的增加，發(fā)現(xiàn)不同THF水合物飽和度下毛細(xì)管力變化率均為先增加后減小，粘滯力的數(shù)值逐漸減小，重力逆流函數(shù)先增大后減小。而沿著流動(dòng)方向，氣相相對(duì)滲透率逐漸增