含甲烷水合物多孔介質(zhì)滲流特性研究.pdf

1、天然氣水合物廣泛地存在于地球的凍土區(qū)和海洋沉積層中，儲(chǔ)量巨大，是未來潛在的能源之一，具有廣闊的開發(fā)前景。水合物儲(chǔ)層是具有滲透性的多孔介質(zhì)，多孔介質(zhì)內(nèi)的滲流特性影響著天然氣水合物開采中的氣水流動(dòng)狀況，決定了水合物開采技術(shù)開發(fā)及經(jīng)濟(jì)性。本文利用水合物滲流實(shí)驗(yàn)裝置及磁共振成像(MRI)儀進(jìn)行了含甲烷水合物的多孔介質(zhì)滲流特性實(shí)驗(yàn)研究。
　　本研究開發(fā)了一套水合物生成及原位滲透率測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置，利用該裝置，用細(xì)顆粒玻璃砂模擬了有效應(yīng)力作用下的

2、水合物儲(chǔ)層，采用氣過量恒壓法生成甲烷水合物，并進(jìn)行了原位水合物儲(chǔ)層滲透率測(cè)量。研究了水合物飽和度對(duì)滲流特性的影響，隨著多孔介質(zhì)中水合物飽和度的增加，多孔介質(zhì)的滲透性會(huì)顯著減小，但不同飽和度下的衰減趨勢(shì)并不一致。存在某個(gè)臨界飽和度值，當(dāng)飽和度高于該值時(shí)，其滲透率隨飽和度增加的衰減速率加快。將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與現(xiàn)有水合物滲透率模型對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)低于該臨界飽和度值時(shí)，水合物以顆粒包裹生長(zhǎng)為主，隨著飽和度的增加，會(huì)傾向于孔隙中心填充的生長(zhǎng)形式，因而滲透

3、率衰減加快。實(shí)驗(yàn)中得到的臨界飽和度值在35％左右，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出了分段滲透率衰減指數(shù)。利用磁共振成像(MRI)儀，搭建了一套含水合物多孔介質(zhì)相對(duì)滲透特性的非穩(wěn)態(tài)可視化測(cè)量系統(tǒng)，觀測(cè)并分析了水合物的生成及多孔介質(zhì)中氣水滲流過程。在相對(duì)滲透率非穩(wěn)態(tài)法測(cè)量中，必然涉及到一相對(duì)另一相的驅(qū)替，由于水合物自身的不穩(wěn)定性，氣驅(qū)水過程中很可能會(huì)引起水合物生成或分解，而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。我們嘗試并且驗(yàn)證了采用不同氣體來實(shí)施該驅(qū)替的可行性。發(fā)現(xiàn)氮?dú)鈺?huì)引起水合