本文關(guān)鍵詞：不同尺度下模擬天然氣水合物的降壓分解　出處：《太原理工大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 天然氣水合物 降壓開采 多相流 滲透率 CFD數(shù)值模擬

【摘要】：天然氣水合物是未來最有希望的清潔能源之一。近年來,天然氣水合物由于在多年凍土和深海底部的大量存在,越來越多的人正在廣泛關(guān)注天然氣水合物的提取、運(yùn)輸和利用。目前,在全世界各國(guó)學(xué)者和科研人員的共同努力下,有關(guān)水合物實(shí)驗(yàn)、模擬、開采、理論等方面都取得了巨大的進(jìn)展。水合物有關(guān)知識(shí)體系正在不斷地補(bǔ)充、完善之中。經(jīng)過各國(guó)有關(guān)學(xué)者和科研人員的刻苦努力,天然氣水合物分解動(dòng)力學(xué)和生成動(dòng)力學(xué)相關(guān)理論已經(jīng)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展,提出了合適的模型并得到了實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證。然而,利用現(xiàn)有成熟模型來模擬大尺度條件下水合物分解的還較少。本論文在現(xiàn)有模型的基礎(chǔ)上,建立了不同尺度下天然氣水合物巖芯中水合物降壓分解的二維軸對(duì)稱數(shù)學(xué)模型,其中包括水、氣、水合物三相和水組分、水合物組分、甲烷氣體組分三種組分。對(duì)建立的數(shù)學(xué)模型自行編寫UDF程序在Fluent中對(duì)該模型進(jìn)行求解及分析。通過改變有關(guān)邊界條件和熱力學(xué)條件以及比表面積等參數(shù)來獲得不同的壓力、溫度、飽和度、產(chǎn)氣率、產(chǎn)水率、吸熱量分布特性和隨時(shí)間變化的情況,進(jìn)而形成大尺度下水合物分解的相關(guān)理論。研究結(jié)果表明:天然氣水合物分解速率是巖芯物理熱力條件、周圍環(huán)境熱條件、以及出口壓力的敏感函數(shù);多孔介質(zhì)巖芯中孔隙率和各相相對(duì)滲透也是影響水合物分解和氣體生產(chǎn)過程的重要因素;靠近分解前緣位置的溫度首先會(huì)隨著水合物的分解降低,然后隨著巖芯與周圍環(huán)境的自然熱對(duì)流溫度會(huì)上升至環(huán)境溫度;提高環(huán)境溫度會(huì)使水合物分解速率加快,同時(shí)氣體生成速率和水生成速率也會(huì)加快;降低出口壓力會(huì)使水合物分解速率加快,氣體生成速率和水生成速率也會(huì)隨之加快;編寫的UDF程序?yàn)槟M多孔介質(zhì)巖芯中的水合物分解提供了方便,為以后的研究打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ);在天然氣水合物MH降壓分解過程中,隨著時(shí)間的推移,水合物開始從壓力出口開始分解,朝著遠(yuǎn)離出口的方向進(jìn)行,氣相和水相的飽和度逐漸增加;在大尺度天然氣水合物巖芯的模擬中可以得到類似于小尺度模型中的結(jié)論。
[Abstract]:Natural gas hydrate is one of the most promising clean energy in the future. In recent years, natural gas hydrate exists in permafrost and deep sea bottom. More and more people are paying more and more attention to the extraction, transportation and utilization of natural gas hydrate. At present, with the joint efforts of scholars and researchers from all over the world, the hydrate experiment, simulation and exploitation are concerned. Great progress has been made in theory and so on. The knowledge system of hydrate is being continuously supplemented and perfected. Through the hard work of scholars and researchers concerned in various countries. The related theories of gas hydrate decomposition kinetics and formation kinetics have been greatly developed, and the appropriate model has been put forward and verified by experiments. There are few mature models to simulate hydrate decomposition in large scale. This paper is based on the existing models. A two-dimensional axisymmetric mathematical model of gas hydrate depressurization in natural gas hydrate core at different scales is established, which includes water, gas, hydrate three-phase, water component and hydrate component. Three components of methane gas. UDF program is written to solve and analyze the mathematical model in Fluent. By changing the boundary conditions, thermodynamic conditions and specific surface area. Equal parameters to get different pressures. Temperature, saturation, gas yield, water yield, heat absorption distribution and changes over time. The results show that the rate of gas hydrate decomposition is a sensitive function of the core physical and thermal conditions, the surrounding thermal conditions, and the exit pressure. The porosity and relative permeability of each phase in the core of porous media are also the important factors affecting the hydrate decomposition and gas production process. The temperature near the front edge of decomposition decreases with the decomposition of hydrates, and then increases to the ambient temperature with the natural heat convection temperature of core and surrounding environment. At the same time, the rate of gas formation and the rate of water formation will also be accelerated by increasing the ambient temperature. Lowering the outlet pressure will accelerate the rate of hydrate decomposition, and the rate of gas formation and water formation will also accelerate. The UDF program is convenient for simulating hydrate decomposition in porous media core and lays a solid foundation for future research. In the process of gas hydrate MH decomposing, with the passage of time, the hydrate begins to decompose from the pressure outlet, moving away from the exit, and the saturation of gas phase and water phase increases gradually. In the simulation of large scale gas hydrate cores, a conclusion similar to that in the small scale model can be obtained.
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TE642

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本文編號(hào)：1394264