多孔介質(zhì)中天然氣水合物分解實(shí)驗(yàn)與模擬研究.pdf

1、天然氣水合物被視為一種可替代性潛在清潔能源，研究其科學(xué)、安全和高效開(kāi)采利用，對(duì)緩解人類(lèi)社會(huì)面臨的能源危機(jī)具有重要意義。降壓開(kāi)采方法由于靈活性高、經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)、能量效率高，可作為單一開(kāi)采方法或聯(lián)合其他開(kāi)采方法，具有廣泛的應(yīng)用前景。
　　本文首先針對(duì)海洋儲(chǔ)層水飽和度較高的特點(diǎn)，對(duì)水飽和儲(chǔ)層下的水合物降壓分解開(kāi)展實(shí)驗(yàn)研究，揭示其分解過(guò)程水、氣產(chǎn)出以及儲(chǔ)層傳熱規(guī)律，通過(guò)溫度和壓力變化分析降壓分解過(guò)程中結(jié)冰產(chǎn)生誘因、結(jié)冰特征及結(jié)冰影響；并引入S

2、te數(shù)描述水合物分解過(guò)程中儲(chǔ)層顯熱發(fā)揮的作用，通過(guò)分析水合物分解在相平衡曲線上的表現(xiàn)得到降壓分解多孔介質(zhì)內(nèi)產(chǎn)氣過(guò)程階段特點(diǎn)及控制機(jī)理。
　　其次，利用MRI可視化研究了水合物降壓分解過(guò)程的結(jié)冰問(wèn)題。結(jié)果表明，降壓初期水合物呈現(xiàn)空間分解，隨后巖心管內(nèi)出現(xiàn)壓力波動(dòng)、MRI成像突然整體變暗，巖心管內(nèi)大量結(jié)冰；基于能量和質(zhì)量守恒方程，建立結(jié)冰飽和度計(jì)算模型，估算了最低結(jié)冰飽和度；邊界傳熱促進(jìn)冰和水合物由巖心壁徑向向內(nèi)逐漸融化和分解，冰的分

3、解吸收大量熱量?？刂平祲核俾蕿?0.03MPa/min使儲(chǔ)層壓力降低至產(chǎn)氣壓力，改善了儲(chǔ)層顯熱、外圍傳熱、水合物分解吸熱等傳熱現(xiàn)象，相對(duì)增強(qiáng)外圍環(huán)境傳熱的驅(qū)動(dòng)作用，有效抑制了實(shí)驗(yàn)中巖心管內(nèi)大范圍結(jié)冰現(xiàn)象，水合物持續(xù)平穩(wěn)分解。
　　對(duì)于任何一種開(kāi)采方法，提供水合物分解所需熱量是水合物分解、氣體有效產(chǎn)出的關(guān)鍵因素。本文進(jìn)行了水合物優(yōu)化開(kāi)采研究，建立了考慮微波能量吸收與轉(zhuǎn)化的水合物微波熱激分解數(shù)學(xué)模型，數(shù)值模擬研究甲烷水合物微波熱激分解