文章基于有限元的方法,建立了涉及多場耦合等復(fù)雜問題的氣體運(yùn)移模型,并且研究了不同工況下甲烷氣體的性質(zhì)及其滲透量的變化。模擬結(jié)果表明:致密的上覆層具有封閉性,當(dāng)存在裂隙等通道時(shí)氣體運(yùn)移量會急劇增大;考慮應(yīng)力-滲流耦合作用后,沉積層會發(fā)生變形,導(dǎo)致介質(zhì)的滲透性降低,甲烷氣體的運(yùn)移受到阻滯,滲流速度減小,得到更加符合實(shí)際情況的模擬結(jié)果,為天然氣水合物的實(shí)際開采奠定理論基礎(chǔ)。 

【文章來源】：可再生能源. 2018,36(07)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

經(jīng)過9000a后，上覆（a）

皇奔淠詰ノ幻?積上覆層的甲烷滲透通量最大為10-10級，最小為10-23級[圖2（a）]；考慮壓力梯度后，甲烷的運(yùn)移速度比只考慮擴(kuò)散作用要快，單位時(shí)間內(nèi)單位面積上覆層的甲烷滲透通量最大為10-9級，最小為10-13級[圖2（b）]。上覆層中不同位置處的甲烷濃度和滲透通量的大小依賴于達(dá)西滲流和Fick擴(kuò)散作用下產(chǎn)生的量值。當(dāng)上覆層為致密區(qū)域時(shí)，滲透率很小，在短期內(nèi)經(jīng)由上邊界滲透到海底的甲烷非常少，一年時(shí)間內(nèi)的甲烷滲透通量可以忽略不計(jì)。圖2經(jīng)過9000a后，單位時(shí)間內(nèi)單位面積上覆層的甲烷滲透通量Fig.2Permeationfluxofmethaneinoverburdenatperunitareaandtimeafter9000years圖1經(jīng)過9000a后，上覆層中甲烷氣體的濃度分布Fig.1Concentrationdistributionofmethaneinoverburdenafter9000years（a）只考慮擴(kuò)散作用高/m寬/m01002001501005004.543213.66×10-13濃度/mol·m-3（b）考慮壓力梯度高/m寬/m01002001501005004.543211.94×10-3濃度/mol·m-3（a）只考慮擴(kuò)散作用通量/mol·（m2·s）-1高/m寬/m01002001501005001.49×10-101×10-100.5×10-102.75×10-23（b）考慮壓力梯度高/m寬/m01002001501005001.78×10-91.5×10-91×10-90.5×10-99.53×10-13通量/mol·（m2·s）-1·979·向世焜，等海底天然氣水合物上覆層甲烷氣體運(yùn)移過程模擬

等地質(zhì)災(zāi)害的存在，使得上覆層某一塊區(qū)域的滲透率增大。滑移體會使上覆層產(chǎn)生相對滑動，從而破壞原本的地質(zhì)結(jié)構(gòu)�；企w還會發(fā)育成一系列的斷層，進(jìn)而成為氣體輸運(yùn)的快速通道[18]。這些“通道”的滲透率遠(yuǎn)大于其他致密區(qū)域的滲透率，甲烷氣體可以通過這些通道快速運(yùn)移到海底。本文用3條曲線來模擬上覆層的高滲通道（圖5）。如圖5所示，左邊的第一條曲線代表的高滲透通道是最靠近滑坡面的，第二、第三條曲線代表的高滲透通道距離滑坡面要遠(yuǎn)一些。圖3經(jīng)過40d后，上覆層中甲烷氣體的濃度分布Fig.3Concentrationdistributionofmethaneinoverburdenafter40days高/m寬/m01002001501005004.543217.44×10-3濃度/mol·m-3（c）3800a200150100500高/m寬/m01002004.543214.41×10-14濃度/mol·m-3（b）141a高/m寬/m01002002001501005004.5432100濃度/mol·m-3（a）15a高/m寬/m01002002001501005004.5432100濃度/mol·m-3圖4經(jīng)過1a后，單位時(shí)間內(nèi)單位面積上覆層的甲烷滲透通量Fig.4Permeationfluxofmethaneinoverburdenatperunitareaandtimeafter1years高/m寬/m01002001501005008.22×10-68×10-66×10-64×10-62×10-61.63×10-7通量/mol·（m2·s）-1·980·可再生能源2018，36（7）

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3141433