【摘要】：進(jìn)入21世紀(jì)以來,我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展,經(jīng)濟(jì)發(fā)展和能源不足之間的矛盾日益突出。另外,我國依然以煤、石油、天然氣等常規(guī)化石能源為主導(dǎo)能源,可再生能源所占比例很少,環(huán)境問題迫在眉睫。因此,尋找無污染的替代性能源意義重大。天然氣水合物是成藏于深海沉積物或者陸地永凍層的一種新的能源,因其儲量豐富、能量密度高、燃燒無污染等特點,被國際能源界公認(rèn)為未來最具潛力的替代性能源。天然氣水合物的分解過程是一個復(fù)雜的相變傳熱傳質(zhì)過程,分解速率主要受氣、液兩相流及傳熱,水合物分解動力學(xué)等因素的影響。通過大量的文獻(xiàn)調(diào)研,建立了水合物分解的二維數(shù)學(xué)模型。降壓分解過程中,由于沒有額外的熱量注入,蓋層傳熱、導(dǎo)熱及井底壓力(BHP)等都是影響水合物分解的重要因素,將相關(guān)參數(shù)進(jìn)行分離,采用單一的直井模擬了水合物在不同的蓋層溫度、多孔介質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)及井底壓力下的分解過程;注熱水分解過程中,注熱水的速度、溫度等均是重要的影響因素,選取不同的注熱水速度和注熱水溫度,分別模擬了水合物在一維系統(tǒng)及二維徑向系統(tǒng)中的分解過程,得到了儲層內(nèi)的溫度分布,分解前緣分布以及產(chǎn)氣速率和累積產(chǎn)氣量的變化規(guī)律。通過對模擬結(jié)果歸納并分析,得到了以下結(jié)論:1.蓋層溫度越高,分解前緣越快地深入到水合物層中心,產(chǎn)氣速率和產(chǎn)氣量越大,產(chǎn)氣持續(xù)時間越長。2.多孔介質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)越大,相同模擬時間后,儲層內(nèi)的整體溫度越低,分布越均勻;導(dǎo)熱系數(shù)較小時,其對產(chǎn)氣量的影響較明顯,隨著導(dǎo)熱系數(shù)增大,其對產(chǎn)氣量的影響逐漸減弱。3.井底壓力越小,分解前緣處的溫度越低,越多的顯熱可用于水合物的分解;蓋層溫度較低時,井底壓力對產(chǎn)氣量的影響較大,隨著蓋層溫度升高,井底壓力的影響逐漸被削弱。4.注熱水分解過程中,水合物的分解過程可以看成是移動的邊界消融過程,邊界處溫度變化較快.,儲層被分成3個區(qū)域,即完全分解區(qū)域、正在分解區(qū)域和未分解區(qū)域,正在分解區(qū)域只存在于一段狹小的區(qū)域內(nèi);增加注水速度或溫度會提高產(chǎn)氣速率,但對最終產(chǎn)氣量影響不大。
[Abstract]:Since entering the 21 st century, the contradiction between economic development and energy shortage has become increasingly prominent. In addition, China still takes coal, oil, natural gas and other conventional fossil energy as the dominant energy, renewable energy accounts for a small proportion, environmental problems are imminent. Therefore, it is of great significance to find alternative energy sources without pollution. Natural gas hydrate is a new energy source formed in deep-sea sediments or terrestrial permafrost. Because of its rich reserves, high energy density and non-pollution combustion, gas hydrate is recognized as the most potential alternative energy in the future by the international energy community. The decomposition process of natural gas hydrate is a complex phase change heat and mass transfer process. The decomposition rate is mainly affected by gas, liquid two-phase flow and heat transfer, hydrate decomposition kinetics and so on. A two-dimensional mathematical model of hydrate decomposition is established through a lot of literature research. Due to no additional heat injection, heat transfer in caprock, heat conduction and bottom hole pressure (BHP) are the important factors influencing hydrate decomposition, so the related parameters are separated. A single vertical well is used to simulate the decomposition process of hydrate under different capping temperature, thermal conductivity of porous media and bottom hole pressure. In the process of hot water injection decomposition, the velocity and temperature of hot water injection are all important factors. The decomposition process of hydrate in one dimensional system and two dimensional radial system is simulated by selecting different water injection velocity and injection temperature. The temperature distribution, decomposition front distribution, gas production rate and cumulative gas production rate in the reservoir are obtained. The simulation results are summarized and analyzed, and the following conclusions are obtained: 1. The higher the caprock temperature, the faster the decomposition front reaches to the center of hydrate layer, the higher the gas production rate and the gas production rate, the longer the gas production duration. 2. The larger the thermal conductivity of porous media is, the lower the overall temperature of reservoir is and the more uniform the distribution is after the same simulation time. When the thermal conductivity is small, the effect on gas production is obvious, and with the increase of thermal conductivity, the influence on gas production gradually weakens. The lower the bottom hole pressure, the lower the temperature at the front edge of decomposition, and the more sensible heat can be used to decompose hydrate. When the temperature of caprock is low, the influence of bottom hole pressure on gas production is greater. With the increase of capping temperature, the influence of bottom hole pressure is weakened gradually. In the process of hot water injection decomposition, the decomposition process of hydrate can be regarded as a moving boundary ablation process, and the temperature at the boundary changes rapidly. The reservoir is divided into three regions, that is, the completely decomposed region, which is being decomposed and the undecomposed area. The decomposing region exists only in a narrow region; Increasing water injection rate or temperature can increase the gas production rate, but has little effect on the final gas production.
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TE31

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本文編號：2355938