《凍土區天然氣水合物注熱開採方法研究》是依託中國科學院力學研究所，由魯曉兵擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：凍土區天然氣水合物注熱開採方法研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：魯曉兵
- 依託單位：中國科學院力學研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
天然氣水合物是儲量巨大的重要的潛在能源資源，在我國南海和祁連山凍土區均已取得水合物樣品，在東北漠河地區也發現存在水合物的證據，而且初步勘探表明儲量豐富。由於地處陸地且埋藏淺，象祁連山這類凍土地區的水合物最有可能先開採，但是目前還非常缺乏這方面的研究。鑒於水合物開採的關鍵是含水合物相變的多相孔隙滲流和地層變形的耦合運動，本項目將以實驗為主，數值模擬和理論分析為輔進行：（1）凍土區水合物地層的孔隙裂隙特徵和滲透特性與熱物性和力學特性等基本參數的研究；（2）注熱開採時凍土區水合物地層中含水合物相變的多相滲流和地層變形實驗研究；（3）凍土區水合物地層中考慮熱傳導且含相變的水合物分解滲流和地層變形數值模擬研究。通過這些研究獲得凍土區水合物地層的基本參數、以及含水合物相變的多相滲流規律，為在凍土區水合物的最佳化開採方案提供依據。
結題摘要
本項目主要針對祁連山水合物層以及非常缺乏的凍土地區水合物注熱開採方法進行研究。以實驗為主，數值模擬為輔，利用祁連山水合物區岩芯和人工製備岩芯合成水合物沉積層並開展了：（1）水合物沉積層物性和力學參數測量研究；（2）含水合物相變的熱傳導和多相滲流實驗研究；（3）水合物沉積層中考慮熱傳導的含水合物相變的數值模擬研究。 取得的主要進展包括：（1）開展了凍土區水合物沉積層物性和力學參數測量，獲得了祁連山水合物區岩芯和人工製備的岩芯，測量了這些岩心的孔隙裂隙結構特性、密度、孔隙度和滲流係數、熱傳導係數、應力應變等參數，為凍土區含水合物沉積層的儲層物性認識和實驗室內含水合物沉積層的製備提供了基礎的物理和力學數據；（2）以我國祁連山凍土區岩心的物性參數為基礎，製備含水合物沉積層，開展了注熱、降壓開採時凍土區水合物沉積層含水合物相變的多相滲流實驗模擬，通過加熱、降壓等促使水合物分解，獲得地層中隨著水合物分解引起的滲流、分解前沿、孔壓分布等基本數據和變化特徵，分析水合物分解過程溫度場、壓力場和水合物分解場的演化規律；（3）提出了凍土區水合物沉積層考慮熱傳導的含水合物相變的數值模擬方法，以實驗數據和基本物理過程為基礎，根據祁連山孔隙裂隙地層特點，提出水合物分解滲流模型，並針對水合物分解滲流規律進行了分析。本成果為我國凍土區水合物開採提供理論指導。 通過這些研究獲得祁連山地區水合物沉積層的基本參數，並為這類凍土區水合物的開採最佳化方案提供依據，另一方面，該項研究也可以開拓含水合物相變的孔隙裂隙介質中的多相滲流的新視野。項目研究取得的成果共發表論文10篇, 其中SCI 5篇；獲得授權發明專利4項。
