储层物性对甲烷水合物分解影响的模型研究

【摘要】：天然气水合物(主要是甲烷水合物)具有储量大、埋藏浅、分布广泛、能量密度高、清洁无污染和有机碳含量丰富(相当于化石能源的两倍)等优点,因此具有重要的开采价值和广泛的应用前景。对天然气水合物的开采已成为能源工业重点发展的方向之一。降压开采法被认为是开采天然气水合物最经济的方法,了解天然气水合物降压开采的影响因素以及理解这些因素的影响规律具有重要的研究价值,也对天然气水合物开采项目的实施具有现实的指导意义。 本文基于甲烷水合物生成与分解的多相流动与能量传输模型,定量分析了孔隙水盐度、岩石热导率、多孔介质粒径对甲烷水合物在多孔介质内降压分解过程的影响。数值模拟结果表明：(1)高的孔隙水盐度有利于系统的温降,加速水合物的分解；但如果孔隙水盐度过高(≥17%),将导致系统的温降过快反而抑制了水合物的分解；(2)产气率、水合物分解速率随热导率的增加而升高,但是孔隙水盐度的增加将减弱这一规律；(3)粒径越大,水合物的分解速率越慢,但不影响水合物的最终分解量,粒径改变引起的比表面积变化是粒径影响水合物分解的主因。 此外,本文也定量研究了多孔介质渗透率及毛细管力对甲烷水合物降压分解的影响。结果表明,渗透率的非均质性与各向异性均是影响水合物分解前缘的重要因素。在未形成高渗通道的情况下,渗透率的非均质性能减缓气体与水的垂直运移,减慢了水合物的分解过程,延长了系统达到稳定状态所需要的时间。渗透率的各向异性能影响垂直方向的流体流动,对水合物分解速率影响显著。相比之下,毛细管力对水合物分解过程、井口产气量以及井口产水量的影响很小,可以忽略不计。 【关键词】：甲烷水合物 降压法 孔隙水盐度 渗透率 数值建模
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P618.13
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 研究背景9
• 1.2 天然气水合物藏的分类及开采方式9-13
• 1.3 天然气水合物藏开采影响因素的研究进展13-17
• 1.3.1 矿藏条件的影响13-15
• 1.3.2 储层物性的影响15-16
• 1.3.3 生产工况的影响16-17
• 1.4 本文的研究内容及技术路线17-19
• 2 数学模型19-35
• 2.1 前提与假设19
• 2.2 组分、相态与主要物理量19-23
• 2.3 控制方程23-35
• 2.3.1 质量与能量平衡方程23-26
• 2.3.2 辅助方程26-35
• 3 储层物性的影响35-75
• 3.1 盐度的影响35-46
• 3.1.1 模型及参数35-38
• 3.1.2 结果与讨论38-46
• 3.2 热导率的影响46-49
• 3.2.1 模型及参数47
• 3.2.2 结果与讨论47-49
• 3.3 粒径的影响49-54
• 3.3.1 模型及参数50-51
• 3.3.2 结果与讨论51-54
• 3.4 渗透率的影响54-70
• 3.4.1 模型及参数54-58
• 3.4.2 渗透率非均质性和各向异性的设定58-62
• 3.4.3 结果与讨论62-70
• 3.5 毛细管力的影响70-75
• 3.5.1 模型及参数70-71
• 3.5.2 结果与讨论71-75
• 结论与建议75-77
• 参考文献77-84
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况84-85
• 致谢85-86

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