面對(duì)當(dāng)前能源短缺和環(huán)境惡化的嚴(yán)峻形勢(shì),尋求高效、清潔能源成為人類面臨的迫切任務(wù)。甲烷水合物具有儲(chǔ)量大、能量密度高、燃燒清潔等優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是21世紀(jì)最具開發(fā)前景的能源,開展甲烷水合物的基礎(chǔ)物性及其開采技術(shù)的研究具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。本論文針對(duì)多孔介質(zhì)中的甲烷水合物進(jìn)行降壓分解實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬研究。建立了模擬多孔介質(zhì)中甲烷水合物生成和分解的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),測(cè)得了多孔介質(zhì)中甲烷水合物的相平衡曲線。在此基礎(chǔ)上,系統(tǒng)地進(jìn)行了甲烷水合物的生成和降壓分解實(shí)驗(yàn)研究,分析了開采動(dòng)態(tài)及影響因素,結(jié)果表明邊界傳熱能極大的影響水合物的分解速率。采用通入過量氣體提高水轉(zhuǎn)化率的定容合成甲烷水合物實(shí)驗(yàn)方法,較大程度上避免了在測(cè)量過程中水合物的生成和分解,國內(nèi)首次利用甲烷測(cè)量了恒溫恒壓恒流條件下含不同水合物飽和度時(shí)多孔介質(zhì)的絕對(duì)滲透率,通過與當(dāng)前通用模型的比較,發(fā)現(xiàn)與Masuda滲透率模型擬合較好。建立了三維立方體孔隙網(wǎng)絡(luò)模型,研究了孔徑分布對(duì)水合物相平衡的影響,模擬了水合物在多孔介質(zhì)中生成導(dǎo)致的滲透率變化,模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合較好,表明了采用孔隙網(wǎng)絡(luò)模型可以在微觀尺度上模擬多孔介質(zhì)中水合物的生成和分解�？紤]水、氣、水... 

【文章來源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：155 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 甲烷水合物介紹
        1.1.1 氣體水合物的性質(zhì)和特點(diǎn)
        1.1.2 甲烷水合物的形成與分布
        1.1.3 甲烷水合物的潛在應(yīng)用
        1.1.4 甲烷水合物的研究歷史及現(xiàn)狀
    1.2 甲烷水合物儲(chǔ)藏方式及開采方法
    1.3 多孔介質(zhì)中甲烷水合物基礎(chǔ)物性研究進(jìn)展
        1.3.1 甲烷水合物熱力學(xué)研究進(jìn)展
        1.3.2 甲烷水合物動(dòng)力學(xué)研究進(jìn)展
        1.3.3 多孔介質(zhì)-水合物系統(tǒng)傳質(zhì)傳熱研究進(jìn)展
    1.4 甲烷水合物降壓開采數(shù)值模擬研究進(jìn)展
    1.5 國內(nèi)甲烷水合物研究進(jìn)展
    1.6 本文研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線
2 多孔介質(zhì)中甲烷水合物生成和降壓分解實(shí)驗(yàn)研究
    2.1 甲烷水合物生成和分解實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
    2.2 含甲烷水合物多孔介質(zhì)實(shí)驗(yàn)參數(shù)確定
        2.2.1 孔隙度
        2.2.2 滲透率
        2.2.3 反應(yīng)生成MH飽和度的計(jì)算
    2.3 相平衡實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析
        2.3.1 甲烷水合物相平衡測(cè)量方法
        2.3.2 多孔介質(zhì)中甲烷水合物相平衡測(cè)量
        2.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
    2.4 多孔介質(zhì)中甲烷水合物降壓分解實(shí)驗(yàn)
        2.4.1 實(shí)驗(yàn)流程
        2.4.2 水合物分解動(dòng)態(tài)特性分析
        2.4.3 邊界傳熱對(duì)分解速率的影響
    2.5 本章小結(jié)
3 含水合物多孔介質(zhì)滲透率測(cè)量
    3.1 氣測(cè)含水合物多孔介質(zhì)滲透率實(shí)驗(yàn)研究
        3.1.1 測(cè)量原理
        3.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及實(shí)驗(yàn)步驟
        3.1.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
    3.2 水合物在多孔介質(zhì)中的生成模式
    3.3 多孔介質(zhì)中含水合物滲透率模型
        3.3.1 滲透率模型介紹
        3.3.2 模型與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較
    3.4 本章小結(jié)
4 多孔介質(zhì)-水合物滲透率孔隙網(wǎng)絡(luò)模型研究
    4.1 孔隙網(wǎng)絡(luò)模型介紹
        4.1.1 孔隙網(wǎng)絡(luò)模型描述
        4.1.2 孔隙網(wǎng)絡(luò)模型研究多孔介質(zhì)滲透率
    4.2 無水合物多孔介質(zhì)絕對(duì)滲透率計(jì)算
        4.2.1 孔隙網(wǎng)絡(luò)模型建立
        4.2.2 毛細(xì)管孔隙網(wǎng)絡(luò)模型模擬流體流動(dòng)
        4.2.3 收斂性研究
    4.3 含水合物多孔介質(zhì)絕對(duì)滲透率計(jì)算
        4.3.1 相平衡偏移
        4.3.2 水合物-多孔介質(zhì)系統(tǒng)孔隙網(wǎng)絡(luò)模型計(jì)算
    4.4 本章小結(jié)
5 甲烷水合物降壓分解數(shù)學(xué)模型建立及求解
    5.1 數(shù)學(xué)模型建立
        5.1.1 質(zhì)量守恒方程
        5.1.2 能量守恒方程
        5.1.3 邊界條件和初始條件
        5.1.4 水合物生成分解動(dòng)力學(xué)
    5.2 物理性質(zhì)和平衡壓力計(jì)算
        5.2.1 密度
        5.2.2 導(dǎo)熱系數(shù)與比熱
        5.2.3 粘度
        5.2.4 相對(duì)滲透率和毛細(xì)壓力
        5.2.5 水合物相平衡壓力
    5.3 數(shù)學(xué)模型求解
        5.3.1 有限差分離散
        5.3.2 非線性方程組求解
        5.3.3 線性方程組求解
        5.3.4 計(jì)算流程及程序?qū)崿F(xiàn)
    5.4 模型驗(yàn)證
        5.4.1 同Masuda實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比
        5.4.2 同本文實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比
        5.4.3 收斂性分析
    5.5 本章小結(jié)
6 水合物降壓分解敏感性分析
    6.1 降壓分解特性分析
    6.2 水合物分解控制機(jī)理研究
        6.2.1 水合物本征反應(yīng)動(dòng)力學(xué)影響
        6.2.2 氣、水兩相流動(dòng)影響
        6.2.3 導(dǎo)熱系數(shù)影響
    6.3 初始條件和邊界條件
        6.3.1 初始溫度
        6.3.2 初始飽和度
        6.3.3 絕對(duì)滲透率
        6.3.4 出口壓力
        6.3.5 邊界傳熱
    6.4 本章小結(jié)
7 結(jié)論與建議
    7.1 結(jié)論
    7.2 建議
    7.3 創(chuàng)新點(diǎn)摘要
參考文獻(xiàn)
附錄
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝
作者簡(jiǎn)介


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]水合物氣藏降壓開采機(jī)理研究[D]. 陳科.西南石油學(xué)院 2005



本文編號(hào)：3140065