《含裂隙多孔介質中天然氣水合物分解動力學機理研究》是依託重慶大學，由李波擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：含裂隙多孔介質中天然氣水合物分解動力學機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李波
- 依託單位：重慶大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
作為未來最具套用前景的潛在新能源之一，天然氣水合物(NGH)已被證實廣泛存在於我國南海以及青藏高原凍土區，開展NGH開發技術研究對於我國能源安全及經濟社會可持續發展具有重大戰略意義。多孔介質中天然氣水合物分解動力學及其影響機制是自然界中NGH資源開發的基礎科學問題之一。本項目研製可視化實驗裝置，開展不同類型的含裂隙多孔介質中NGH分解動力學實驗及基礎理論研究。通過實驗測量含裂隙岩芯樣品的粒徑、孔徑、內部裂隙與孔隙分布特徵參數，以及水合物分解過程中的熱力學狀態、分解界面面積、反應驅動力等關鍵參數，闡明裂隙型多孔介質物理特性對NGH分解動力學的影響機制。結合雙重介質理論建立耦合裂隙影響的，與多孔介質特性、各相飽和度、反應驅動力相關的NGH分解動力學模型，並將其融入水合物開採數值模擬軟體。通過實驗與數值模擬結果對比，驗證並修正模型參數。本項目研究將為我國凍土區NGH開採提供基礎數據和理論支持。
結題摘要
天然氣水合物是一種清潔、高效的潛在新能源，為我國第173個礦種，在我國南海以及青藏高原凍土區儲量巨大。開展天然氣水合物開採理論及技術研究，對於最佳化能源結構、保障我國能源安全等具有重大戰略意義。本項目基於我國凍土區水合物成藏地質環境，開展了含裂隙多孔介質體系水合物分解動力學實驗及基礎理論研究。首先，成功研製一套三維水合物生成及分解模擬實驗裝置，在實驗測量多孔介質滲透率、孔隙度等基礎物性參數基礎上，合成了不同類型含水合物多孔介質實驗樣品。然後，開展了降壓法以及降壓聯合電加熱法結合不同垂直井布置方式下水合物分解動力學特性，獲取了含裂隙多孔介質中水合物分解熱力學條件，明確了降壓幅度、加熱速率、及開採井位置對水合物分解的影響。接著，基於多相滲流理論及傳熱傳質理論，開展了單垂直井降壓聯合電加熱分解水合物實驗與數值模擬研究，建立了不同熱流的理論計算模型，並以此改進了三維數值模擬器，獲得了控制水合物分解的降壓驅動力和注熱驅動力的定量表征方法；通過分析溫度及水合物飽和度三維空間分布演化特徵，闡明了兩種驅動力對水合物分解的耦合作用機制及其與傳熱的相互關係，獲取了熱損的定量計算數學模型。基於改進的數值模擬軟體，在中試規模三維模擬實驗系統中開展了雙水平井降壓與注熱水聯合開採天然氣水合物實驗與數值模擬研究，分析了水合物飽和度和注熱速率對多孔介質中水合物分解動力學的影響，明確了水合物的分解主要受多孔介質內傳熱傳質過程控制。研究成果為我國未來凍土區天然氣水合物開採積累了大量的基礎實驗數據和可靠的理論預測模型。
