天然氣水合物降壓分解過程傳熱控制機理研究

《天然氣水合物降壓分解過程傳熱控制機理研究》是依託大連理工大學,由趙佳飛擔任醒目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：天然氣水合物降壓分解過程傳熱控制機理研究
• 依託單位：大連理工大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：趙佳飛

項目摘要

近年我國相繼探明大規模陸地、海洋天然氣水合物資源，對其高效開採成為我國天然氣水合物資源利用面臨的重大課題。傳熱作為天然氣水合物降壓分解進程的主控因素，決定了天然氣水合物分解速率和效率，是制約天然氣水合物降壓開採高效性的關鍵問題。本項目以此為背景，利用天然氣水合物點熱源測量與微焦X射線CT可視化實驗技術以及數值模擬方法，對沉積物中天然氣水合物降壓分解開展全歷程傳熱分析；考慮儲層結構以及孔隙氣、水、天然氣水合物等多因素的時變特徵，研究天然氣水合物降壓分解進程中傳熱主控因素的時變規律；重點解析沉積物儲層自身內熱源、天然氣水合物沉積物有效導熱、以及沉積物中氣水對流換熱，對天然氣水合物降壓分解進程的驅動作用與控制原理；探明天然氣水合物沉積物儲層傳熱與降壓分解高效性之間的內在聯繫；最終闡釋沉積物中天然氣水合物降壓分解進程的傳熱控制機理，為我國天然氣水合物資源高效開採利用相關研究提供基礎理論依據。

結題摘要

近年我國相繼探明大規模陸地、海洋天然氣水合物資源，對其高效開採成為我國天然氣水合物資源利用面臨的重大課題。傳熱作為天然氣水合物降壓分解進程的主控因素，決定了天然氣水合物分解速率和效率，是制約天然氣水合物降壓開採高效性的關鍵問題。本項目已此為背景，利用構建的天然氣水合物降壓分解實驗平台，基於陸相與海域天然氣水合物儲層溫度範圍，實驗室模擬生成不同溫壓條件下，不同賦存結構的天然氣水合物沉積物，分析了 天然氣水合物二次生成與結冰現象、不同上下蓋層熱對流對於水合物降壓分解速率與分解效率的影響；利用構建的天然氣水合物有效導熱係數原位測量裝置，基於點熱源測量方法結合CT可視化觀測對甲烷水合物沉積物有效導熱係數進行測量，探明了甲烷水合物沉積物有效導熱係數隨飽和度的變化規律，以及水合物分解過程中有效導熱係數的變化規律；利用自主開發的天然氣水合物降壓分解模擬系統，數值模擬了滲透率對天然氣水合物降壓開採過程中分解速率以及開採效率的影響控制作用，結果表明，高滲透率沉積層可以有效促進壓力的傳播，使得水合物呈現空間分解特性，在低滲透率沉積層中，環境傳熱控制的軸向分解特性更為顯著，其分解速率對環境傳熱的依賴性更大，而且，儲層滲透率越大，越容易導致水合物的快速分解，進而導致快速的產氣速率。以上研究成果闡釋沉積物中天然氣水合物降壓分解進程的傳熱控制機理，為我國天然氣水合物資源高效開採利用相關研究提供基礎理論依據。