注熱法開採天然氣水合物的物理化學滲流及其套用研究

《注熱法開採天然氣水合物的物理化學滲流及其套用研究》是依託中國科學院力學研究所，由張珍擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：注熱法開採天然氣水合物的物理化學滲流及其套用研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：張珍
• 依託單位：中國科學院力學研究所

項目摘要

本項目針對注熱法開採水合物方法中遇到的科學問題，從多孔介質中水合物的分解機理、水合物分解及開採過程中的傳熱問題以及水合物開採過程中的多相滲流問題這三個方面，以數值模擬為手段進行研究。建立了一個熱力法開採水合物的物理模型，模型中將考慮如下因素：影響水合物分解速率的參數，水合物分解面的演化，水合物分解過程中的相變，水合物的二次生成，熱流體與水合物及地層岩石間的熱交換，熱能對地層熱物性參數的影響，凍的形成對水合物分解的影響，水合物開採過程中的多相滲流問題，地層參數隨水合物分解的變化規律，以及氣體的膨脹效應等問題。從而揭示出多孔介質內水合物分解的影響因素，水合物分解及開採過程中的傳熱機理以及水合物開採過程的模擬，為注熱法開採水合物的實施提供理論支持。同時本項目也為在我國南海地區利用表層熱海水開採水合物進行了可行性研究，對指導實際生產具有重要意義。

結題摘要

針對水合物開採過程中會遇到的問題--水合物的二次生成以及凍的形成等，這些因素對水合物的開採產生不利影響。建立了一個熱激發法開採水合物的物理化學多維多相滲流模型。模型中考慮了水-氣的流動、水合物的二次生成、凍的形成、水合物分解及二次形成過程中的相變熱、凍的形成及融化過程中的熱量傳遞、熱流體與水合物及地層岩石間的熱交換，氣體的膨脹性，熱能對地層熱物性參數的影響，地層參數（孔隙度、滲透率）隨水合物分解的變化。推導了柱坐標系下熱激發法開採水合物的軸對稱傳熱模型，得到了儲層溫度的時空分布的解析解，分析了不同管材的水合物分解速率以及不同材質的管道和不同的注入熱水溫度對分解前沿位置的影響。熱水注入儲層後流經管道對儲層進行加熱，靠近管道的儲層開始吸熱分解，之後逐漸向前推進。並對我國南海地區利用表層海水開採水合物進行了可行性研究。考慮就地利用方便獲得的表層熱海水，充分利用連通器的靜壓傳遞原理，僅靠普通型號的小功率離心泵將海面表層的高溫海水連續通過鋪設在海底水合物層內的散熱管，從而可經濟、高效地開採天然氣水合物。分析了管道內的沿程水頭損失以及溫降曲線，流速越大，管徑越小，水頭損失越大；管徑越小，管道的傳熱係數越大，海水的注入速率越小，溫降越快。