多孔介質內天然氣水合物分解與二次生成機理研究

《多孔介質內天然氣水合物分解與二次生成機理研究》是依託大連理工大學,由楊明軍擔任醒目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：多孔介質內天然氣水合物分解與二次生成機理研究
• 依託單位：大連理工大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：楊明軍

項目摘要

天然氣水合物二次生成是制約其安全、高效開採的重大課題。本項目以解明天然氣水合物分解過程沉積層內熱質傳遞特性和水合物二次生成機理為目標，開發水合物分解沉積層溫度、壓力和滲透特性跟蹤測試平台和數值模擬方法，測試水合物分解吸熱過程對沉積層溫度分布的影響，建立沉積層內水合物分解吸熱、介質傳熱、水合物二次生成放熱之間的動態平衡方程；解明分解過程沉積層壓力、骨架結構和滲透特性變化規律，確定混氣液體滲流對天然氣水合物分解與二次生成的影響機理；分析水合物二次生成對沉積層內骨架結構、滲流特性和壓力分布的反作用，解明滲流過程熱質傳遞與水合物二次生成的相互影響機制；開發天然氣水合物開採沉積層內含相變（水合物分解與二次生成）和多相滲流過程的熱質平衡與傳遞方程，以經典水合物熱力學和動力學理論為基礎，建立耦合相平衡、生成誘導時間和生長動力學的開採沉積層內天然氣水合物二次生成預測模型，為天然氣水合物開採提供理論支持。

結題摘要

天然氣水合物是一種資源儲量大、能量密度高的清潔能源，實現其高效安全開採對於保障國家能源安全具有重要意義。本項目圍繞天然氣水合物開採過程分解與二次生成機理展開，重點研究了天然氣水合物分解及二次生成過程沉積層內傳熱特性、沉積層壓力及滲透特性對天然氣水合物分解與二次生成的影響、開採過程中沉積層內天然氣水合物二次生成誘導時間特性以及沉積層內天然氣水合物二次生成預測模型。開發了水合物分解沉積層溫度、壓力和滲透特性跟蹤測試平台和數值模擬方法，發現了氣體運移對孔隙內氣-水傳質的強化作用，探究了氣體運移速率、氣體壓力、孔隙水飽和度和殘餘水合物對二次生成特性的影響機制，發現了上述因素對水合物二次生成飽和度具有初期殘餘水合物主導、後期壓力控制的分階段影響的特徵；利用數值模擬方法，研究了氣體運移條件水合物生成與二次生成特性，揭示了氣體運移速率、氣體壓力、孔隙水飽和度和殘餘水合物對水合物生成與二次生成的影響規律。發現了水合物成核誘導時間的不完全隨機性，獲得多孔介質中甲烷水合物成核誘導時間的對數常態分配規律，提出了誘導時間分布規律與溫度、孔隙粒徑、初始水飽和度和“記憶效應”等因素的定量分析方法，揭示了不同因素對於水合物成核誘導時間分布的影響機制；引入甲烷水合物成核誘導時間對數常態分配的期望值，改進Kashchiev誘導時間計算模型，修正了模型中與甲烷水合物非均質性成核有效擴散係數相關的動力學參數、以及與有效表面能相關的熱力學參數，實現了多孔介質內甲烷水合物生成與二次生成過程中誘導期-生成期全過程的預測。本項目的研究成果為天然氣水合物安全、高效開發調控提供了重要支撐。