全球能源供需失衡問題日益突出,促使各國紛紛將保證能源安全上升到國家戰(zhàn)略高度。天然氣水合物是類冰的非化學計量的晶體化合物,具有儲量大,清潔燃燒等一系列優(yōu)點,作為傳統(tǒng)化石能源的替代品,為廣大能源科學工作者所青睞,對多孔介質(zhì)中天然氣水合物進行研究,尤其是對水合物的分解過程進行研究,是大規(guī)模開采利用天然氣水合物必不可少的一個環(huán)節(jié)。降壓聯(lián)合井壁熱激法作為一種較為新穎的方法,可有效解決水合物分解后期熱量供給不足和二次水合物生成的問題。本文對實驗室尺度約1.2L圓柱形反應釜內(nèi)甲烷水合物沉積,使用TOUGH+HYDRATE模擬軟件進行了降壓聯(lián)合井壁加熱開采的模擬研究,分析了不同井口壓力,不同井壁溫度以及不同水合物沉積滲透率對水合物分解過程的影響�？疾炝�2.4MPa、2.5MPa、2.6MPa、2.7MPa以及2.8MPa五個井口壓力工況,10℃、20℃、30℃、40℃以及50℃五個井壁溫度工況,和k=5×10~(-10)m~2、5×10~(-11)m~2、5×10~(-12)m~2、5×10~(-13)m~2以及5×10~(-14)m~2五個滲透率工況。針對井口產(chǎn)氣速率、井口累計產(chǎn)氣量、自由氣量、總分解產(chǎn)氣量、反應釜內(nèi)殘余水合物量以及氣水比等產(chǎn)氣性能參數(shù)隨時間動態(tài)演化規(guī)律,針對溫度場、壓力場、水合物飽和度、氣相飽和度、液相飽和度等特征參數(shù)的空間分布規(guī)律和隨時間的演化進行了研究。研究表明,井壁溫度相同,井口壓力從2.8MPa降至2.4MPa時,產(chǎn)氣速率達到峰值時間縮短了59.1%,井口累積氣體量從0.01511m~3增加到0.01654m~3,水合物完全分解時間縮短了29%;井口壓力相同,井壁溫度從10℃上升到50℃時,產(chǎn)氣速率峰值從4.66×10~(-7)m~3/s上升至9.64×10~(-7)m~3/s,水合物完全分解時間縮短了48%;滲透率從5×10~(-14)m~2增加至5×10~(-10)m~2時,水合物完全分解時間縮短了16.3%。不同時刻下反應釜內(nèi)的壓力分布幾乎均勻,相同時刻,井口壓力越低反應釜內(nèi)壓力水平越低,不同井壁溫度下壓力水平則基本都在3.6MPa水平上。水合物的分解從左上靠近井壁區(qū)域向右下遠離井壁區(qū)域移動拓展。較高滲透率對水合物分解起增益作用,滲透率影響液相飽和度和氣相飽和度的分布。在分解過程中,靠近邊界區(qū)域水合物均存在少量分解,隨著時間增加向內(nèi)部移動。
【學位單位】：哈爾濱工程大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TE31
【部分圖文】：

即可以稱為甲烷水合物[8]。根據(jù)晶體結(jié)構(gòu)的不同，天然氣水合物結(jié)構(gòu)類型可以分為Ⅰ型、Ⅱ型和 H 型，如圖1.1 所示[9]。在 20 世紀四十至五十年代，Ⅰ型和Ⅱ型水合物由 von Stackelberg 等人通過x 射線晶體衍射發(fā)現(xiàn)[10]，結(jié)構(gòu)如圖 1.1 中(a)、(b)所示。Ⅰ型結(jié)構(gòu)為立方晶體結(jié)構(gòu)，包含

天然氣水合物全球分布示意圖

井壁厚為 2mm，開采井底部為降壓口，整個井壁為加熱區(qū)域。圖 2.1 反應釜內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖2.1.3 水合物分解過程數(shù)學模型本文研究中，天然氣水合物處在多孔介質(zhì)環(huán)境中，并且它得分解涉及 3 相（氣相、液相、水合物相）和 3 組分（甲烷氣、水、甲烷水合物），并且甲烷水合物的分解是一個包含滲流的復雜傳熱傳質(zhì)過程，為了使數(shù)學模型能較好的描述水合物分解，且能滿足
【參考文獻】

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本文編號：2844085