天然气水合物注热开采数值模拟研究

发布时间：2020-11-12 09:11

　　 天然气水合物资源量巨大、洁净、能量效率高,因而被认为是一种重要的未来能源。目前,在天然气水合物的基础理论方面已比较成熟,但是数值模拟方面,国内还没有比较完善的天然气水合物注热开采数值模拟软件。 本文在调研国内外天然气水合物开采数学模型的基础上,建立了三维三相(气相、液相、水合物相)五组分(自由甲烷气、分解甲烷气、水、水合物和盐)的水合物注热开采数学模型。模型中包含:各组分质量守恒方程,能量守恒方程,水合物分解动力学方程;考虑了气水两相渗流过程、热传导、热对流、以及水合物层与盖底层的热交换的影响。 在数学模型的基础上,研制了一套适用于水合物注热开采的数值模拟软件;利用研制的水合物注热开采模拟软件对天然气水合物注热开采的物理模拟实验结果和Mallik三角洲的开采实例进行拟合分析,验证了模拟软件的准确性。利用该软件,对纯天然气水合物藏和有下覆气层水合物藏作了降压开采效果的对比,分析了井的产气规律、地层压力、温度分布规律和水合物饱和度分布规律;对有下覆水层的水合物藏进行了降压和不同的注热水条件的开采效果评价。计算结果表明:1)有下覆气层的水合物藏比没有下覆气/水层的水合物藏开采效果好,离下覆气层越近的水合物层中的水合物分解得越快。2)注入温度,注入量,生产井井底流压在产气过程中起着重要作用。①若生产井井底流压很高并且注水井注水温度高,则注热水比单纯的降压效果好;如果生产井的井底流压可以保持很低或者注入温度不高,则单独的降压效果要好。②采用注热水开采时,产气量随着注水温度的升高而增大。③注水温度较高时,产气量随着注水量的增加而增大,④注水温度不高时,产气量随着注水量的增加而减少。
【学位单位】：中国石油大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2010
【中图分类】：P744.4
【部分图文】：

天然气水合物(Natural Gas Hydrates)，英文简写为 NGH，是一种由水分子在形成笼形结构，气体分子填充其间在低温、高压条件下构成的笼形化合物。呈白色或浅灰，外貌类似冰雪，能像固体酒精一样燃烧，通常被称作“可燃分解产生的气体中甲烷占 80%～90%，因此还称它为甲烷水合物[1]。通过观测目前所取得的岩心样品，我们可以发现地层中水合物可以有以下几2]：①存在于较大的储层孔隙中。②呈球形颗粒状出现在致密岩石中。③在地层裂缝中水合物以固态出现。④水合物以大块固态形式直接赋存于地层中。 结构形态迄今为止，世界上已发现 3 种类型的天然气水合物结构：Ⅰ型结构、Ⅱ型结构[2](见图 2-1)。

这种方法主要是把蒸汽、热水、热盐水或其它热流体从地面注入到天然气水合物储层，使储层温度上升达到水合物分解温度，从而引起水合物分解。热开采技术的主要缺点是热损失较大，热效率比较低。(2)降压法通过降低储层压力，使储层的压力低于水合物藏温度下的平衡压力，令天然气水合物分解。若水合物藏具有下伏的气层或者水层，开采水合物层之下的游离气或者水是降低储层压力的一种有效方法。这种方法实施简便，成本低。(3)注化学剂法向水合物藏中注入某些可以改变水合物形成的相平衡条件的化学剂，这能降低水合物平衡温度使水合物发生分解。这种方法与加热法相比较，最大的缺点是作用缓慢、费用昂贵并且不适合开采压力较高的大洋中的天然气水合物。注化学剂法曾被俄罗斯的麦索雅哈气田使用过，在美国阿拉斯加永冻层的天然气水合物藏中也做过注化学剂的试验，结果证明它能有效移动相边界，气体回收明显。

图 3-2 天然气水合物相平衡曲线图-2 Pressure-temperature equilibrium of the methane hydrat的在盐溶液中的相平衡ashi 等人在氯化钠水溶液中生成甲烷水合物，实验结甲烷水合物的稳定曲线向左上方移动（即向低温、高制水合物的生成。1992 年 Hyndman 等人也通过实验
【引证文献】

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1 李宽;冻土区天然气水合物蒸汽法开采系统数值模拟与野外试验[D];吉林大学;2012年

本文编号：2880560