發(fā)布時(shí)間：2020-11-12 09:11

　　 天然氣水合物資源量巨大、潔凈、能量效率高,因而被認(rèn)為是一種重要的未來能源。目前,在天然氣水合物的基礎(chǔ)理論方面已比較成熟,但是數(shù)值模擬方面,國內(nèi)還沒有比較完善的天然氣水合物注熱開采數(shù)值模擬軟件。 本文在調(diào)研國內(nèi)外天然氣水合物開采數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,建立了三維三相(氣相、液相、水合物相)五組分(自由甲烷氣、分解甲烷氣、水、水合物和鹽)的水合物注熱開采數(shù)學(xué)模型。模型中包含:各組分質(zhì)量守恒方程,能量守恒方程,水合物分解動(dòng)力學(xué)方程;考慮了氣水兩相滲流過程、熱傳導(dǎo)、熱對流、以及水合物層與蓋底層的熱交換的影響。 在數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,研制了一套適用于水合物注熱開采的數(shù)值模擬軟件;利用研制的水合物注熱開采模擬軟件對天然氣水合物注熱開采的物理模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果和Mallik三角洲的開采實(shí)例進(jìn)行擬合分析,驗(yàn)證了模擬軟件的準(zhǔn)確性。利用該軟件,對純天然氣水合物藏和有下覆氣層水合物藏作了降壓開采效果的對比,分析了井的產(chǎn)氣規(guī)律、地層壓力、溫度分布規(guī)律和水合物飽和度分布規(guī)律;對有下覆水層的水合物藏進(jìn)行了降壓和不同的注熱水條件的開采效果評(píng)價(jià)。計(jì)算結(jié)果表明:1)有下覆氣層的水合物藏比沒有下覆氣/水層的水合物藏開采效果好,離下覆氣層越近的水合物層中的水合物分解得越快。2)注入溫度,注入量,生產(chǎn)井井底流壓在產(chǎn)氣過程中起著重要作用。①若生產(chǎn)井井底流壓很高并且注水井注水溫度高,則注熱水比單純的降壓效果好;如果生產(chǎn)井的井底流壓可以保持很低或者注入溫度不高,則單獨(dú)的降壓效果要好。②采用注熱水開采時(shí),產(chǎn)氣量隨著注水溫度的升高而增大。③注水溫度較高時(shí),產(chǎn)氣量隨著注水量的增加而增大,④注水溫度不高時(shí),產(chǎn)氣量隨著注水量的增加而減少。
【學(xué)位單位】：中國石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2010
【中圖分類】：P744.4
【部分圖文】：

天然氣水合物(Natural Gas Hydrates)，英文簡寫為 NGH，是一種由水分子在形成籠形結(jié)構(gòu)，氣體分子填充其間在低溫、高壓條件下構(gòu)成的籠形化合物。呈白色或淺灰，外貌類似冰雪，能像固體酒精一樣燃燒，通常被稱作“可燃分解產(chǎn)生的氣體中甲烷占 80%～90%，因此還稱它為甲烷水合物[1]。通過觀測目前所取得的巖心樣品，我們可以發(fā)現(xiàn)地層中水合物可以有以下幾2]：①存在于較大的儲(chǔ)層孔隙中。②呈球形顆粒狀出現(xiàn)在致密巖石中。③在地層裂縫中水合物以固態(tài)出現(xiàn)。④水合物以大塊固態(tài)形式直接賦存于地層中。 結(jié)構(gòu)形態(tài)迄今為止，世界上已發(fā)現(xiàn) 3 種類型的天然氣水合物結(jié)構(gòu)：Ⅰ型結(jié)構(gòu)、Ⅱ型結(jié)構(gòu)[2](見圖 2-1)。

這種方法主要是把蒸汽、熱水、熱鹽水或其它熱流體從地面注入到天然氣水合物儲(chǔ)層，使儲(chǔ)層溫度上升達(dá)到水合物分解溫度，從而引起水合物分解。熱開采技術(shù)的主要缺點(diǎn)是熱損失較大，熱效率比較低。(2)降壓法通過降低儲(chǔ)層壓力，使儲(chǔ)層的壓力低于水合物藏溫度下的平衡壓力，令天然氣水合物分解。若水合物藏具有下伏的氣層或者水層，開采水合物層之下的游離氣或者水是降低儲(chǔ)層壓力的一種有效方法。這種方法實(shí)施簡便，成本低。(3)注化學(xué)劑法向水合物藏中注入某些可以改變水合物形成的相平衡條件的化學(xué)劑，這能降低水合物平衡溫度使水合物發(fā)生分解。這種方法與加熱法相比較，最大的缺點(diǎn)是作用緩慢、費(fèi)用昂貴并且不適合開采壓力較高的大洋中的天然氣水合物。注化學(xué)劑法曾被俄羅斯的麥索雅哈氣田使用過，在美國阿拉斯加永凍層的天然氣水合物藏中也做過注化學(xué)劑的試驗(yàn)，結(jié)果證明它能有效移動(dòng)相邊界，氣體回收明顯。

圖 3-2 天然氣水合物相平衡曲線圖-2 Pressure-temperature equilibrium of the methane hydrat的在鹽溶液中的相平衡ashi 等人在氯化鈉水溶液中生成甲烷水合物，實(shí)驗(yàn)結(jié)甲烷水合物的穩(wěn)定曲線向左上方移動(dòng)（即向低溫、高制水合物的生成。1992 年 Hyndman 等人也通過實(shí)驗(yàn)
【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 李寬;凍土區(qū)天然氣水合物蒸汽法開采系統(tǒng)數(shù)值模擬與野外試驗(yàn)[D];吉林大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2880560