殷振元等-清华大学-天然气水合物降压开采多场耦合物理模拟与数值模拟研究

收藏

Session 3 - Oral 10

天然气水合物降压开采多场耦合物理模拟与数值模拟研究 

殷振元a, Praveen Linga b, 陈道毅a 

a清华大学, 清华大学深圳国际研究生院,广东深圳,518055 

b新加坡国立大学,化学与分子生物工程学院,新加坡,117582 

摘要:天然气水合物由于资源储量大、能量密度高,被公认为是21世纪一种新型清洁能源。在过去水合物试采中,降压开采法逐步被公认为是一种海域天然气水合物开采适用高效的方法,但其也存在诸多缺点,如产气量少、产水量多、产砂严重等。天然气水合物在海底成藏条件下的生成与分解动力学特性与降压开采中的气液产出规律是理解天然气水合物赋存规律与开发高效开采方法的关键。针对无法生成与海底原位水合物沉积物饱和度一样的样品和试采中井口压力不可控的难点,本研究从室内尺度物理模拟与多场耦合数值模拟相结合,详细描述了水饱和天然气水合物沉积物生成分解动态过程,以及在可控降压程度和可控降压速率下水合物分解速率和气液产出规律。通过对温度、压力的高精度拟合,研究结果表明:水合物在室内反应釜内生成过程呈现明显的空间非均质特性,传热速率和水合物相变本征动力学是影响水合物生成与空间分布的主控因素;在降压开采过程中气液两相渗流特性与毛细压力是影响气液产出的主控因素。利用空间非均质分布水合物样品,可控降压(2.1MPa、3.0MPa、4.0MPa)实验结果表明液体产出速率主要有降压速率决定,产气速率主要与水合物分解速率控制。有趣的是,超低降压(1.0MPa、1.5MPa)虽有冰生成,但同时发现对气体产出有促进效果。 

关键词:水合物沉积物,降压开采,多场耦合,数值模拟,物理模拟


评论0
浏览792
点赞 0