天然氣水合物降壓開采數(shù)值模擬研究.pdf

1、面對(duì)著能源短缺和環(huán)境惡化等一系列問題，尋求高效、潔凈能源成為人類的唯一出路。由于天然氣水合物資源在全球分布極廣，而且數(shù)量巨大，被公認(rèn)為是21世紀(jì)最具開發(fā)前景的能源。因此，開展天然氣水合物開采的研究具有非常重要的意義。 天然氣水合物的開采主要有加熱法，降壓法和注入劑法，其中降壓法被認(rèn)為是最經(jīng)濟(jì)的開采方法，但是降壓法的開采效率如何以及開采過程中可能遇到的一些問題還沒有得到深入的研究。 為了研究天然氣水合物降壓開采，本文主要做

2、了如下工作： 1．詳細(xì)研究國內(nèi)外天然氣水合物降壓開采模型，比較各種模型的特點(diǎn)以及局限性，為建立更為完善、真實(shí)的天然氣水合物開采模型打下基礎(chǔ)。 2．考慮天然氣水合物分解熱力學(xué)，分解動(dòng)力學(xué)，分解過程中氣體和水的流動(dòng)以及傳熱等等因素，建立天然氣水合物降壓開采二維數(shù)學(xué)模型。 3．油氣開采過程中，壓力分布與半徑成對(duì)數(shù)關(guān)系，為了提高精度，徑向采用非均勻網(wǎng)格，垂向采用均勻網(wǎng)格，空間采用中心差分，時(shí)間采用向后差分得到天然氣水合物

3、開采模型的差分格式，采取隱式(Gauss-Seidel塊迭代)求解壓力，接著采用顯式求解飽和度，最后隱式(Gauss-Seidel塊迭代)求解溫度。 4．通過研究實(shí)驗(yàn)室尺度天然氣水合物降壓分解發(fā)現(xiàn)，出口壓力越低，天然氣水合物分解越快，持續(xù)時(shí)間越長，產(chǎn)氣量越大，分解停止時(shí)的地層溫度也越低。初始溫度高，分解越快，產(chǎn)氣量也越大，但是分解停止時(shí)地層溫度相同。最終天然氣水合物都沒有完全分解。 5．通過研究室外尺度天然氣水合物降壓分

4、解發(fā)現(xiàn)，出口處的天然氣水合物完全分解，但是儲(chǔ)層內(nèi)部仍有大量水合物未分解。分解速度隨初始溫度升高而加快，隨出口壓力升高而降低。但是地層溫度接近天然氣水合物的相平衡溫度時(shí)仍有大量天然氣水合物沒有分解。 6．無論何種尺度，出口壓力和初始溫度都是影響天然氣水合物分解的重要因素。 7．由于單獨(dú)采用降壓法不能實(shí)現(xiàn)天然氣水合物完全分解，因此本文首次提出了用太陽能加熱開采天然氣水合物的方法，并給出了開采裝置示意圖，詳細(xì)描述了開采流程。