大连理工大学李洋辉等-含水合物沉积物在降压分解过程中微观结构和渗透率演化的孔隙尺度研究-FUEL

A pore-scale study on microstructure and permeability evolution of hydrate-bearing sediment during dissociation by depressurization 

(含水合物沉积物在降压分解过程中微观结构和渗透率演化的孔隙尺度研究)

Authors(作者): Haijun Wang , Yanghui Li *（李洋辉）, Lei Huang , Tao Liu , Weiguo Liu（刘卫国） , Peng Wu*（吴鹏）, Yongchen Song（宋永臣）

Source(来源): FUEL, 2024，358：130124

Abstract(摘要): 目前缺乏水合物解离与沉积物微渗流相互作用的研究数据和直观证据。本研究利用X射线计算机断层扫描（CT）揭示了水合物分解过程中沉积物孔隙尺度结构变化与渗透率之间的动态相互作用过程。Xe水合物在球形石英中形成后，通过降压分解水合物，通过CT扫描获得含水合物沉积物（HBSs）的实时渗透率和3D结构。结果表明，水合物空间分布的非均质性不会改变渗透率与水合物饱和度的幂函数关系。球棒模型表明，在高水合物饱和度下，流道的数量和大小主导着流体的流动阻力，而在低水合物饱和度时，流道的大小主导着流动阻力。饱和截止点在16.35%-25.37%之间。CT扫描图像显示水合物形态从斑块状到承载状，再到胶结。从承载到胶结的过渡过程对沉积物渗透性影响最大。进一步的PNM模拟表明，通道的大小和数量以及毛细力是影响沉积物中气水两相流动能力的主要因素。最重要的是，提出了基于图像处理技术的水合物饱和度参数相关的相对渗透率模型。模型与现有的实验室/现场测量结果吻合良好，证明了模型的实用性。该模型的提出方法为建立新的相对渗透率模型提供了新的思路。

图1-不同分解阶段样品的孔喉模型示意图

       图2-水合物解离过程中局部微观结构的演化2D图像为3D REV的正射影切片。二维图像中的水合氙(白色)被着色为绿色;石英砂和孔隙分别呈浅灰色和无色

式1- hbs相对渗透率计算公式

图4- HBSs的REV提取工艺示意图

DOI: 10.1016/j.fuel.2023.130124

Link(链接):https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016236123027382