天然氣水合物已經(jīng)被我國國務(wù)院列為新礦種,其低溫高壓的賦存環(huán)境和復雜多變的分解特性導致了對其開采的困難性。目前為止,降壓開采法是海洋天然氣水合物試采所采用的唯一方法。甲烷水合物的降壓分解是一個多相多組分的流體流動傳熱傳質(zhì)問題,涉及到孔隙通道內(nèi)部固相冰與水合物分解之間的相互作用。孔隙尺度下天然氣水合物分解的微觀特性、水合物分解過程中的微尺度效應(yīng)、結(jié)冰和融冰效應(yīng)、傳質(zhì)限制效應(yīng)以及孔隙通道內(nèi)的流體流動和水合物分解效應(yīng)之間的耦合關(guān)系等科學問題的解決,是突破水合物分解基礎(chǔ)理論局限,從而推動開采技術(shù)進步的關(guān)鍵。本文針對上述科學問題開展了孔隙尺度下甲烷水合物分解微觀特性數(shù)值研究,探究了微孔隙內(nèi)甲烷水合物降壓分解的微觀特性和機理,提出了模型中考慮相間傳熱和微尺度效應(yīng)的必要性,明晰了結(jié)冰和融冰效應(yīng)對水合物分解的具體影響以及三者之間的相互作用,揭示了傳質(zhì)限制效應(yīng)對水合物分解微觀機理的主導作用以及傳質(zhì)限制效應(yīng)、結(jié)冰效應(yīng)、融冰效應(yīng)、水合物分解效應(yīng)四者之間的耦合關(guān)系。主要工作如下:首先,基于甲烷水合物的基本屬性和現(xiàn)有分解模型調(diào)研結(jié)果的綜合對比,提出并驗證了包括固態(tài)甲烷水合物相、氣態(tài)甲烷相、液態(tài)水相、固態(tài)冰相和甲烷... 

【文章頁數(shù)】：165 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
主要符號表
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 天然氣水合物基本屬性
        1.2.1 理化性質(zhì)及組成結(jié)構(gòu)
        1.2.2 天然氣水合物的形成及分布
        1.2.3 天然氣水合物沉積層的分類和開采方法
    1.3 國內(nèi)外研究進展
        1.3.1 實驗研究
        1.3.2 模擬研究
    1.4 當前研究存在的主要問題
    1.5 本文的主要研究內(nèi)容及技術(shù)路線
2 微孔隙內(nèi)甲烷水合物分解基礎(chǔ)理論
    2.1 引言
    2.2 微孔隙內(nèi)甲烷水合物降壓分解數(shù)理模型的建立及求解
        2.2.1 物理模型
        2.2.2 數(shù)學模型
    2.3 模型驗證
    2.4 本章小結(jié)
3 微孔隙內(nèi)甲烷水合物降壓分解過程中的微尺度效應(yīng)
    3.1 引言
    3.2 微孔隙內(nèi)無冰相時甲烷水合物降壓分解的微尺度效應(yīng)
        3.2.1 物理模型
        3.2.2 模型假設(shè)及模擬條件和參數(shù)
        3.2.3 微尺度效應(yīng)作用下水合物分解的基本過程及其對水合物分解的影響
    3.3 微孔隙內(nèi)冰-水合物共存時甲烷水合物降壓分解的微尺度效應(yīng)
        3.3.1 物理模型
        3.3.2 模擬條件和參數(shù)
        3.3.3 冰-水合物共存條件下微尺度效應(yīng)對水合物分解的影響
    3.4 本章小結(jié)
4 局部微孔隙內(nèi)甲烷水合物降壓分解過程中的結(jié)冰和融冰效應(yīng)
    4.1 引言
    4.2 局部微孔隙內(nèi)甲烷水合物降壓分解的結(jié)冰和融冰效應(yīng)
        4.2.1 物理模型
        4.2.2 模擬條件及模型參數(shù)
        4.2.3 計算結(jié)果及分析
    4.3 本章小結(jié)
5 局部微孔隙內(nèi)甲烷水合物降壓分解過程中的傳質(zhì)限制效應(yīng)
    5.1 引言
    5.2 模型的改進及驗證
    5.3 局部微孔隙內(nèi)無冰相時甲烷水合物降壓分解的傳質(zhì)限制效應(yīng)
        5.3.1 物理模型
        5.3.2 模型假設(shè)
        5.3.3 傳質(zhì)限制效應(yīng)作用下水合物分解的基本過程及其對水合物分解的影響
    5.4 局部微孔隙內(nèi)冰-水合物共存時甲烷水合物降壓分解的傳質(zhì)限制效應(yīng)
        5.4.1 物理模型
        5.4.2 模擬條件和模型參數(shù)
        5.4.3 冰-水合物共存條件下傳質(zhì)限制效應(yīng)對水合物分解的影響
    5.5 無冰相與有冰相時傳質(zhì)限制效應(yīng)的綜合分析
    5.6 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 創(chuàng)新點
    6.3 展望
參考文獻
攻讀博士學位期間科研項目及科研成果
致謝
作者簡介


【參考文獻】：
期刊論文
[1]CO2乳化液強化置換水合物中CH4的作用研究進展[J]. 張偉,王趙,李文強,李文雍,賀端威.  天然氣化工（C1化學與化工）. 2009(01)



本文編號：3728401