【摘要】：全球溫暖化日益嚴(yán)重,二氧化碳減排刻不容緩。二氧化碳封存被認(rèn)為是一種時效性較強(qiáng)的減少大氣中二氧化碳含量的方法;同時,隨著天然氣水合物開采技術(shù)研究的深入和創(chuàng)新,廢棄天然氣水合物藏的處理問題被提上日程。圍繞上述兩個問題,本文提出了在廢棄天然氣水合物藏中進(jìn)行二氧化碳封存。首先對二氧化碳水合物相平衡條件進(jìn)行預(yù)測,并基于此,利用核磁共振成像實(shí)驗(yàn)平臺對氣體運(yùn)移條件下廢棄天然氣水合物藏內(nèi)二氧化碳封存特性進(jìn)行研究,最后針對二氧化碳及其與氮?dú)饣旌蠚庠趶U棄天然氣水合物藏中封存特性進(jìn)行了可視化研究。水合物的相平衡是判定二氧化碳水合物能否在廢棄天然氣水合物藏中穩(wěn)定存在的關(guān)鍵物性,即判定水合物藏是否適合二氧化碳封存。基于機(jī)器學(xué)習(xí)(神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法和梯度提升回歸樹算法)算法,本文建立了在多種鹽類和有機(jī)物作用下的水合物相平衡條件預(yù)測模型。預(yù)測模型結(jié)果顯示,梯度提升回歸樹壓力模型的預(yù)測準(zhǔn)確度和成功率均高于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)壓力模型,但神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型具有更好的泛化性。對于梯度提升回歸樹模型來說,梯度提升回歸樹壓力模型的預(yù)測精度低于梯度提升回歸樹溫度模型。結(jié)果顯示基于梯度回歸樹的溫度模型的預(yù)測效果最好,且通過與文獻(xiàn)中模型的結(jié)果對比發(fā)現(xiàn),梯度提升回歸樹溫度模型的結(jié)果滿足工程精度要求,該模型可以準(zhǔn)確預(yù)測二氧化碳水合物的相平衡條件。在相平衡模型研究的基礎(chǔ)上,本文基于核磁共振平臺進(jìn)行了在廢棄天然氣水合物藏中氣體運(yùn)移條件下二氧化碳封存實(shí)驗(yàn)。分析了不同二氧化碳流動壓力、二氧化碳流動速度和流動方式等對二氧化碳水合物生成特性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示在水飽和廢棄天然氣水合物儲層中,在二氧化碳?xì)怏w流動過程中,孔隙水飽和度不是二氧化碳水合物生成的主要控制因素;二氧化碳?xì)怏w流動壓力是二氧化碳水合物生成的關(guān)鍵控制因素,本文中最優(yōu)的流動壓力為3.5 MPa;相對于流動過程,恒壓過程更適合二氧化碳水合物生成。為了進(jìn)一步綜合評價廢棄天然氣水合物藏中二氧化碳封存效果,本文完成了在廢棄天然氣水合物藏中二氧化碳及其與氮?dú)饣旌蠚夥獯鎸?shí)驗(yàn),分析了不同二氧化碳與氮?dú)鉂舛群秃銐簤毫Φ葘Χ趸妓衔锷商匦缘挠绊�。研究發(fā)現(xiàn)在封存過程中,二氧化碳水合物并非同時在所有區(qū)域均勻生成;在有氮?dú)獯嬖诘墓r下,3.2 MPa和3.5 MPa對二氧化碳封存的影響近似,且均優(yōu)于3.0 MPa;在純二氧化碳的工況下,壓力越高對二氧化碳封存影響越大,最優(yōu)壓力為3.5 MPa。在封存初期,氮?dú)鈺铀俣趸妓衔锏纳?但從長遠(yuǎn)角度來看,純二氧化碳更適于二氧化碳封存。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X701

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本文編號：2632594