【摘要】：隨著傳統(tǒng)化石能源的消耗和環(huán)境污染日益嚴(yán)重,尋找一種新型清潔能源成為人類關(guān)注的主題。天然氣水合物是一種類冰的籠形結(jié)晶化合物,因其分布廣儲(chǔ)量大,高能量密度以及燃燒清潔等特點(diǎn),天然氣水合物被認(rèn)為是一種潛在的具有廣泛應(yīng)用前景的新型清潔能源。我國(guó)海域和高原地區(qū)有豐富的天然氣水合物資源,其儲(chǔ)量完全可以支撐我國(guó)數(shù)百年的能源需求,因此研究多孔介質(zhì)中天然氣水合物的分解過(guò)程對(duì)于我國(guó)的天然氣水合物開采具有重要意義。綜合考慮目前常用天然氣水合物開采方法的可行性和經(jīng)濟(jì)性,降壓開采法被認(rèn)為是最有效并最具潛力的開采方法。本文采用TOUGH+HYDRATE數(shù)值模擬軟件針對(duì)實(shí)驗(yàn)室尺度下圓柱形反應(yīng)釜內(nèi)天然氣水合物降壓分解過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬研究,考察了井口壓力(結(jié)冰和非結(jié)冰工況)、反應(yīng)釜初始?jí)毫σ约岸嗫捉橘|(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)對(duì)天然氣水合物產(chǎn)氣特性和分解機(jī)理的影響。分析了反應(yīng)釜內(nèi)天然氣水合物分解過(guò)程中水合物分解釋放氣量、累積產(chǎn)氣量、自由氣量、剩余水合物量和產(chǎn)氣速率等產(chǎn)氣性能參數(shù)的變化規(guī)律。揭示了反應(yīng)釜內(nèi)壓力、溫度和水合物相飽和度等參數(shù)的空間分布特征隨時(shí)間的變化和對(duì)比,以及溫度和壓力在不同軸向和徑向測(cè)點(diǎn)隨時(shí)間的演化規(guī)律。計(jì)算結(jié)果表明,在水合物分解過(guò)程中,反應(yīng)釜內(nèi)剩余水合物量逐漸降低,水合物分解釋放氣量和井口累積產(chǎn)氣量都逐漸增加,反應(yīng)釜內(nèi)自由氣量和井口產(chǎn)氣速率先快速增加后逐漸降低。反應(yīng)釜內(nèi)壓力均勻分布,而溫度呈梯度分布,降壓井附近溫度較低,邊界處溫度較高,水合物界面到邊界的距離大于到降壓井的距離。非結(jié)冰時(shí)井口壓力越低,水合物分解越快,水合物分解釋放氣量和井口累積產(chǎn)氣量越大。結(jié)冰時(shí)井口壓力越低,反應(yīng)釜內(nèi)結(jié)冰量越大,井口壓力為0.5MPa時(shí),水合物快速分解使得溫度迅速降低,儲(chǔ)層顯熱被消耗,降壓井周圍大量結(jié)冰,抑制了水合物分解,導(dǎo)致水合物分解速度、累積產(chǎn)氣量以及井口產(chǎn)氣速率減小。另外,在水合物分解前期,由于水合物分解氣量遠(yuǎn)大于井口產(chǎn)氣量,反應(yīng)釜內(nèi)壓力升高,降壓井附近出現(xiàn)水合物二次生成,釋放熱量導(dǎo)致溫度相應(yīng)上升。初始?jí)毫υ降?剩余水合物量下降速度越快,水合物分解釋放氣量、累積產(chǎn)氣量以及井口產(chǎn)氣速率越大。多孔介質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)越大,儲(chǔ)層導(dǎo)熱性能越好,使得反應(yīng)釜內(nèi)水合物分解變快,產(chǎn)氣速率增加,但最終累積產(chǎn)氣量相同。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：P618.13
【圖文】：

哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文甲烷、乙烷、二氧化碳等，在自然界中分布最廣；II 型結(jié)構(gòu)為菱形晶可以容納的客體分子為丙烷、正丁烷等；H 型結(jié)構(gòu)為六面體晶體結(jié)構(gòu)納較大的分子，如新己烷、環(huán)庚烯等[10]。II 型和 H 型結(jié)構(gòu)的天然氣水種天然氣水合物晶體結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)比如表 1.1 所示[11]。

開采策略進(jìn)行選取成為當(dāng)前水合物研究的有效途徑可以根據(jù)實(shí)際地質(zhì)參數(shù)或?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)模擬儲(chǔ)層內(nèi)水合合物分解程度等重要指標(biāo)隨時(shí)間的的變化，掌握天。目前常用的天然氣水合物模擬軟件主要有：TOU]、STOMP-HYD[65]、CMG-STARS[66]以及 HydrReRATE（T+H）是目前比較成熟、應(yīng)用最廣的天然慮了四相態(tài)和九組分，可模擬相平衡或動(dòng)力學(xué)模型與合成過(guò)程，只要是滿足達(dá)西定律的過(guò)程，該軟件非等溫條件下水合物分解與合成、熱量傳遞、相態(tài)件比較成熟，應(yīng)用比較廣泛，認(rèn)可度比較高，可水合物分解過(guò)程多相多組分的流動(dòng)、傳熱以及相態(tài)影 響 因 素 以 及 觀 測(cè) 的 響 應(yīng) 較 多 ， 因 此 本 E 模擬軟件。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 吳西順;張百忍;張煒;王燕東;孫張濤;邵明娟;;天然氣水合物開采技術(shù)進(jìn)展[J];新能源進(jìn)展;2015年03期

2 阮徐可;李小森;楊明軍;于鋒;;天然氣水合物二次生成及滲透率變化對(duì)降壓開采的影響[J];石油學(xué)報(bào);2015年05期

3 舟丹;;我國(guó)可燃冰儲(chǔ)量超800×10~8t油當(dāng)量[J];中外能源;2015年04期

4 叢曉榮;吳能友;蘇明;楊睿;喬少華;毛小平;;天然氣水合物資源量估算研究進(jìn)展及展望[J];新能源進(jìn)展;2014年06期

5 張旭輝;魯曉兵;劉樂(lè)樂(lè);;天然氣水合物開采方法研究進(jìn)展[J];地球物理學(xué)進(jìn)展;2014年02期

6 王屹;李小森;;天然氣水合物開采技術(shù)研究進(jìn)展[J];新能源進(jìn)展;2013年01期

7 郭朝斌;張可霓;凌璐璐;;天然氣水合物數(shù)值模擬方法及其應(yīng)用[J];上海國(guó)土資源;2013年02期

8 潘一;楊雙春;;天然氣水合物研究進(jìn)展[J];當(dāng)代化工;2012年04期

9 劉玉山;祝有海;吳必豪;;天然氣水合物——21世紀(jì)的新能源[J];礦床地質(zhì);2012年02期

10 樊東黎;;世界能源現(xiàn)狀和未來(lái)[J];金屬熱處理;2011年10期

本文編號(hào)：2713600