【摘要】：我國(guó)能源結(jié)構(gòu)不合理、環(huán)境污染嚴(yán)重,能源結(jié)構(gòu)亟需轉(zhuǎn)型。甲烷水合物是一種能量密度高、污染小的理想替代能源,世界各國(guó)競(jìng)相開展其勘探與開采技術(shù)研究,目前甲烷水合物的開采技術(shù)仍不完善,需要進(jìn)一步開展相關(guān)研究。根據(jù)儲(chǔ)藏內(nèi)水合物、自由氣與自由水分布的差異,自然界的水合物藏被劃分為四種類型(第一、二、三和四類),其中第四類水合物藏缺乏上下非滲透蓋層且水合物飽和度低,不具備開采研究?jī)r(jià)值。不同類型水合物藏開采過程中產(chǎn)氣速率及儲(chǔ)藏溫度等變化存在差異,現(xiàn)有研究主要針對(duì)第三類水合物藏,缺少不同類型水合物藏的實(shí)驗(yàn)對(duì)比研究。本文通過改變砂與水的填充方式,利用實(shí)驗(yàn)方法研究了第一、二和三類水合物藏在不同背壓下的降壓開采特性,并且將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,為多類型甲烷水合物藏降壓開采提供數(shù)據(jù)和理論支撐。根據(jù)水合物層氣、水含量的不同,第一、二和三類甲烷水合物藏分別包括氣過量和水過量?jī)煞N情況。本文利用三種不同的砂、水填充方式,構(gòu)造了氣過量的第一、二和三類甲烷水合物藏。共開展11組降壓分解實(shí)驗(yàn),分析不同背壓對(duì)三種類型水合物藏分解特性的影響。研究結(jié)果顯示,三種類型水合物藏在降壓開采過程中氣體回收率呈指數(shù)型分布,第二類水合物藏氣體回收率最高。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)在較低背壓下,氣體有效滲透率影響傳質(zhì)和水合物分解驅(qū)動(dòng)力,是影響甲烷水合物分解產(chǎn)氣速率的主要因素。通過多次注水法構(gòu)造水過量的第二、三類水合物藏。共開展10組降壓分解實(shí)驗(yàn),其水合物層內(nèi)水合物飽和度約為35%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明相同背壓下,第二類水合物藏的產(chǎn)水回收率比第三類水合物藏高約10%,氣體回收率比第三類水合物藏低約20%。通過分析氣水比和產(chǎn)氣量,發(fā)現(xiàn)背壓對(duì)降壓開采特性的影響存在一個(gè)臨界值。即背壓與水合物降壓開采的氣水比并不呈線性負(fù)相關(guān),例如背壓為2.0 MPa的氣水比反而低于2.3 MPa。為了研究我國(guó)南海水合物藏開采特性,本文利用南海沉積物重塑甲烷水合物藏,其水合物飽和度范圍為10-24%,分別開展了直接降壓法和梯度降壓法下的水合物分解特性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,直接降壓過程中甲烷水合物分解速率隨水合物飽和度的增加而減小,水合物飽和度較低時(shí)容易在降壓初始階段出現(xiàn)水合物二次生成現(xiàn)象。梯度降壓過程中引起的儲(chǔ)藏溫度變化小于直接降壓過程,有利于保障水合物開采后期快速分解。利用TOUGH+HYDRATE模擬了氣過量和水過量條件下的第二、三類甲烷水合物藏降壓開采過程,初始狀態(tài)及背壓的選擇與上述實(shí)驗(yàn)工況相同。模擬結(jié)果顯示氣過量甲烷水合物藏中降壓開采結(jié)束后氣體和水均勻分布,水過量甲烷水合物藏中氣和水分別呈梯度分布。對(duì)比模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果,發(fā)現(xiàn)水過量水合物藏在背壓為2-2.6 MPa時(shí),模擬產(chǎn)氣總量與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相近,但是氣過量水合物藏降壓產(chǎn)氣總量模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相差較大。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TE37

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9 ;日本要開發(fā)海底能源[N];新華每日電訊;2003年

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本文編號(hào)：2740694