發(fā)布時間：2020-09-18 19:53

　　 天然氣水合物分解后只產(chǎn)生甲烷和水,相對于傳統(tǒng)化石能源而言是一種清潔高效環(huán)境友好的替代能源,已經(jīng)受到世界各國的高度重視,相繼對其進行資源勘探與開采研究。目前,全球已探明天然氣水合物有機碳儲量相當于全球已探明化石燃料(煤、石油、天然氣)總量的兩倍。天然氣水合物在南海沉積物儲層中呈膠結(jié)或填充分布特征,天然氣水合物礦藏分解過程會伴隨劇烈的相變、氣水運移以及組分變化,天然氣水合物礦藏的導熱系數(shù)對開采效率的控制和地層傳熱調(diào)控有重要影響,同時導熱特性是開采模擬程序的重要物性參數(shù),因此對含水合物多孔介質(zhì)導熱特性變化規(guī)律和導熱系數(shù)模型研究有重要意義。本文實驗研究了孔隙度和水合物飽和度對含水合物南海沉積物樣品導熱特性的影響,分析了導熱系數(shù)變化規(guī)律以及變化原因,通過對樣品進行梯度降溫生成和升溫分解研究了水合物生成和分解對與樣品導熱系數(shù)的影響,飽和度較高的樣品隨著水合物分解導熱系數(shù)小幅下降,可能會影響水合物開采過程的傳熱傳質(zhì)過程;100%水合物飽和樣品由于水合物生成和分解導致儲層形態(tài)變化,導熱系數(shù)會出現(xiàn)較大幅度變化。另一方面,通過人工合成和海洋土粒徑分布相似的蒙脫土,實驗研究了不同工況下孔隙內(nèi)部相變導致的導熱系數(shù)變化規(guī)律,冰融化導致孔隙內(nèi)冰顆粒熱橋遭到破壞,導熱系數(shù)下降11%-30%,水合物生成導致體系內(nèi)部顆粒之間形成穩(wěn)定的熱橋,導熱系數(shù)普遍升高12%-40%,水合物分解導致的氣水運移和骨架重建使導熱系數(shù)下降5%-29%,變化率與初始水飽和度成正相關關系,研究結(jié)果表明水合物相變會引起儲層導熱系數(shù)變化,因此開采過程中需要強化傳熱。本文將實驗結(jié)果與有效介質(zhì)模型進行比對,大部分已有模型誤差較大,且難以適用于南海粉質(zhì)泥沙體系,本文以畢達哥拉斯公式為基礎,將水合物飽和度和可變參數(shù)聯(lián)系起來,建立了適用于南海粉質(zhì)泥沙的導熱系數(shù)預測模型,并對世界其他國家開采項目的導熱數(shù)據(jù)進行比對,平均誤差小于13%;并提出了適用于含水合物球形玻璃砂的導熱系數(shù)模型,該模型引入熱阻原理,假設球形顆粒接觸區(qū)域存在水合物熱橋,球形顆粒周圍附著水層,與實驗結(jié)果進行比對,預測效果良好。
【學位單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TE311

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本文編號：2822099