當(dāng)今社會(huì),能源緊缺和全球環(huán)境污染問題日益突出,清潔再生能源的探索成為能源研究的重要方向。天然氣水合物以其高熱值、環(huán)境危害小、礦藏豐富的優(yōu)點(diǎn)成為未來最有希望的可替代能源。約99%的天然氣水合物蘊(yùn)藏在海底地層中,2014年,我國首次提出海洋天然氣水合物固態(tài)流化開采技術(shù),即通過海底破碎、實(shí)時(shí)除砂、密閉流化等過程獲得可控的天然氣水合物資源,其關(guān)鍵技術(shù)之一就是需實(shí)現(xiàn)水合物與砂混合漿體實(shí)時(shí)分離,并將砂回填。因此本文提出了一個(gè)適用于海洋天然氣水合物開采的井下軸流式旋流器,以實(shí)現(xiàn)井下水合物混合漿體實(shí)時(shí)除砂回填,減少采出液含砂量,保護(hù)海底地層結(jié)構(gòu),同時(shí)降低管道輸送能耗的目的。本研究采用實(shí)驗(yàn)和模擬的方法考察了公稱直徑100 mm軸流式旋流器的分離性能,主要探究了不同進(jìn)口流量、進(jìn)口固含量、顆粒粒徑、排沙口比高度X/D、水出口比高度L/D對(duì)整個(gè)旋流器流場和分離性能的影響關(guān)系。主要得出如下結(jié)論:隨流量升高,分離效率呈現(xiàn)先提高后降低的趨勢(shì),顆粒在旋流器中的停留時(shí)間大幅減少。顆粒分離存在最佳流量范圍,對(duì)于大粒徑顆粒,流量為7 m3/h時(shí)整體分離效率最佳,但對(duì)于更小粒徑的顆粒,由于顆粒的受力情況更為復(fù)雜,則需要更大的... 

【文章來源】：華東理工大學(xué)上海市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１天然氣水合物流態(tài)化開采過程??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｈｅ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ?ａｎｄ?ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｎａｔｕｒａｌ?ｇａｓ－ｈｙｄｒａｔｅ??１．２

第２頁?華東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文??術(shù)之一就是對(duì)破碎后的水合物混合漿體實(shí)時(shí)除砂，并將沙子回填海底，防止海底床層塌??陷，從而保證安全生產(chǎn)。??因此急需開發(fā)一種適用于海底井下狹窄空間的固液分離設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)海底天然氣水??合物開采的是是除砂回填。????＾?ｉｆＣ．?‘?．?，??ＩＩ??１１?海洋??凈化后ｂ?水合物混合槳體??，＾＞＾＊＊＊＾??—?．一???圖１．１天然氣水合物流態(tài)化開采過程??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｈｅ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ?ａｎｄ?ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｎａｔｕｒａｌ?ｇａｓ－ｈｙｄｒａｔｅ??１．２水合物研宄現(xiàn)狀??１．２．１水合物基本性質(zhì)??水合物是由水分子包裹客分子（如ＣＨ４、Ｃ０２、Ｈ２Ｓ）而成，在外的水分子相互連??接形成空穴，客分子嵌入其中，其中水分子間由氫鍵連接在一起，而水、客兩類分子則??由范德華力相關(guān)聯(lián)［１９＇２＇?圖１．２展示了具體的分子結(jié)構(gòu)。目前超過９９％的水合物內(nèi)嵌??的客分子為ＣＨ４。水合物分解過程發(fā)生如下反應(yīng)：??Ｇ＋ｎＨ２０＝Ｇ?？?ｎＨ２０?（１－１）??式中，Ｇ為客分子，ｎ為水合物數(shù)，該反應(yīng)為可逆反應(yīng)。??ＱｑＱ?０Ｊ??ｗａｉｅｒＣ?ｒ?〇?Ｈ??，?Ｃ?＾?Ｑ??Ｍｅｔｈａｎｅ?０?Ｑ?〇??圖１．２天然氣水合物分子結(jié)構(gòu)１２１１??Ｆｉｇ．?１．２?Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＮＧＨ??

第６頁?華東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文??＼?ｚ？天然氣??從?＾???不透水層??ｑ３＾８Ｅ??圖１．７?Ｃ０２置換法??Ｆｉｇ．?１．７?ＣＯ：?ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ?ｍｅｔｈｏｄ??表ｉ．ｉ天然氣水合物開采方法一表覽??Ｔａｂｌｅ?１．１?Ｍｅｔｈｏｄ?ｏｆ?ｎａｔｕｒａｌ?ｇａｓ?ｈｙｄｒａｔｅ?ｍｉｎｉｎｇ??開采方法?實(shí)施方法??降低開采管道中的壓力，使水??降壓開采法１ｗ＿３１１?合物穩(wěn)定存在的溫壓平衡被破投入少、最為經(jīng)濟(jì)開采速度慢、效率低??壞，釋放ｃｈ４??通過注入熱水、微波、太陽能、??電磁加等方式，提升井下幵??熱刺激法’１?高能耗’經(jīng)濟(jì)性差??米管道溫度，進(jìn)而促進(jìn)水合物??的分解??＾?，?注入抑制劑對(duì)環(huán)境影??響大ｉ促進(jìn)分解效??抑制劑注入法隅＝＝＝＝能量輸＝設(shè)備投率能力有限，耗費(fèi)較??合物＿?高，不適合大規(guī)模商??業(yè)化幵采??，Ｔ?．?．Ａ，ｒ?、消耗了＇溫室氣體??由于Ｃ０２水合物和天然氣水合??ｃ〇２置換法Ｉ腳Ｉ翻平衡壓不同，控制壓力？?Ｄ不會(huì)ｃ〇２的收集、運(yùn)雛??ｆ導(dǎo)１以將合物中度大、成本較高??軸發(fā)生的可能性??中國、加拿大、美國、日本等都己在相關(guān)海域完成了試采工程，如表１．２所示，降??壓開采法為相對(duì)實(shí)際可行的方法，但安全生產(chǎn)、技術(shù)挑戰(zhàn)等面臨的問題不容忽視，如無??法有效控制分解過程，安全生產(chǎn)面臨巨大挑戰(zhàn)。周￣坤是出了深水淺層天然氣水合物固態(tài)??流化綠色開采方法，即利用海底天然氣水合物儲(chǔ)層位置穩(wěn)定的溫壓條件，采用一定的手??段將水合物破碎，密閉輸送至海上平臺(tái)進(jìn)一步處理。該方法可有效防止開采過程中水合??物大量分解，避免引發(fā)安全生產(chǎn)事故。??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]旋流分離對(duì)天然氣水合物除砂提純的影響[J]. 邱順佐,王國榮,王廣申,周守為,劉清友,鐘林,王雷振.  過程工程學(xué)報(bào). 2019(01)
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博士論文
[1]海洋天然氣水合物降壓開采潛力及力學(xué)穩(wěn)定性數(shù)值模擬研究[D]. 袁益龍.吉林大學(xué) 2019
[2]鉆采條件下南海水合物儲(chǔ)層響應(yīng)特性模擬研究[D]. 孫嘉鑫.中國地質(zhì)大學(xué) 2018

碩士論文
[1]天然氣水合物降壓與注熱聯(lián)合開采數(shù)值模擬[D]. 王帥.太原理工大學(xué) 2018
[2]動(dòng)態(tài)水力旋流器對(duì)天然氣水合物漿體分離仿真研究[D]. 周弈辰.西南石油大學(xué) 2018
[3]一種新型高效軸向入口水力旋流器的設(shè)計(jì)及優(yōu)化[D]. 袁友為.華中科技大學(xué) 2018
[4]水合物漿體螺旋管多相流動(dòng)及分離研究[D]. 代茂林.西南石油大學(xué) 2017
[5]基于水力旋流器對(duì)天然氣水合物海底多相分離數(shù)值模擬研究[D]. 呂斌.西南石油大學(xué) 2017
[6]天然氣水合物藏?cái)?shù)值模擬及開采方法研究[D]. 夏志增.中國石油大學(xué)(華東) 2016
[7]軸流式旋流器入口結(jié)構(gòu)優(yōu)選及分離性能研究[D]. 王華宇.東北石油大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3429532