多类型甲烷水合物藏降压开采特性研究

发布时间：2020-07-04 05:15

【摘要】：我国能源结构不合理、环境污染严重,能源结构亟需转型。甲烷水合物是一种能量密度高、污染小的理想替代能源,世界各国竞相开展其勘探与开采技术研究,目前甲烷水合物的开采技术仍不完善,需要进一步开展相关研究。根据储藏内水合物、自由气与自由水分布的差异,自然界的水合物藏被划分为四种类型(第一、二、三和四类),其中第四类水合物藏缺乏上下非渗透盖层且水合物饱和度低,不具备开采研究价值。不同类型水合物藏开采过程中产气速率及储藏温度等变化存在差异,现有研究主要针对第三类水合物藏,缺少不同类型水合物藏的实验对比研究。本文通过改变砂与水的填充方式,利用实验方法研究了第一、二和三类水合物藏在不同背压下的降压开采特性,并且将实验结果与模拟结果进行对比,为多类型甲烷水合物藏降压开采提供数据和理论支撑。根据水合物层气、水含量的不同,第一、二和三类甲烷水合物藏分别包括气过量和水过量两种情况。本文利用三种不同的砂、水填充方式,构造了气过量的第一、二和三类甲烷水合物藏。共开展11组降压分解实验,分析不同背压对三种类型水合物藏分解特性的影响。研究结果显示,三种类型水合物藏在降压开采过程中气体回收率呈指数型分布,第二类水合物藏气体回收率最高。同时还发现在较低背压下,气体有效渗透率影响传质和水合物分解驱动力,是影响甲烷水合物分解产气速率的主要因素。通过多次注水法构造水过量的第二、三类水合物藏。共开展10组降压分解实验,其水合物层内水合物饱和度约为35%。实验结果表明相同背压下,第二类水合物藏的产水回收率比第三类水合物藏高约10%,气体回收率比第三类水合物藏低约20%。通过分析气水比和产气量,发现背压对降压开采特性的影响存在一个临界值。即背压与水合物降压开采的气水比并不呈线性负相关,例如背压为2.0 MPa的气水比反而低于2.3 MPa。为了研究我国南海水合物藏开采特性,本文利用南海沉积物重塑甲烷水合物藏,其水合物饱和度范围为10-24%,分别开展了直接降压法和梯度降压法下的水合物分解特性实验。实验结果表明,直接降压过程中甲烷水合物分解速率随水合物饱和度的增加而减小,水合物饱和度较低时容易在降压初始阶段出现水合物二次生成现象。梯度降压过程中引起的储藏温度变化小于直接降压过程,有利于保障水合物开采后期快速分解。利用TOUGH+HYDRATE模拟了气过量和水过量条件下的第二、三类甲烷水合物藏降压开采过程,初始状态及背压的选择与上述实验工况相同。模拟结果显示气过量甲烷水合物藏中降压开采结束后气体和水均匀分布,水过量甲烷水合物藏中气和水分别呈梯度分布。对比模拟与实验结果,发现水过量水合物藏在背压为2-2.6 MPa时,模拟产气总量与实验结果相近,但是气过量水合物藏降压产气总量模拟与实验结果相差较大。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TE37

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 刘唯一;陈勇;王淼;张韩静;;盐类对甲烷水合物稳定性影响研究进展[J];岩矿测试;2018年02期

2 张炜;邵明娟;王铭晗;田黔宁;;全球首次近海甲烷水合物试采:从选址到实施[J];中国矿业;2017年02期

3 郑卓;王秀林;;甲烷水合物生成和分解的实验研究[J];广东化工;2016年14期

4 云雨;;深海新能源:甲烷水合物[J];科学新闻;2002年23期

5 孙志高;焦丽君;赵之贵;王功亮;刘成刚;周波;黄海峰;;含离子液体体系甲烷水合物形成特性实验研究[J];科学技术与工程;2013年15期

6 张亮;刘道平;樊燕;钟栋梁;李刚;;喷雾反应器对生成甲烷水合物的影响[J];吐哈油气;2009年02期

7 张亮;刘道平;樊燕;钟栋梁;李刚;;喷雾反应器中甲烷水合物生长动力学模型[J];化学反应工程与工艺;2008年05期

8 伍向阳;段体玉;杨伟;孙樯;;不同压力下Ⅰ型甲烷水合物拉曼光谱[J];岩石学报;2008年01期

9 张亮;刘道平;樊燕;钟栋梁;李刚;;喷雾反应器对生成甲烷水合物影响研究[J];齐鲁石油化工;2008年03期

10 未名;甲烷水合物开发利用研究进展[J];环境污染与防治;2004年03期

相关会议论文 前10条

1 张浩;刘朝;;H型甲烷水合物稳定性分子动力学研究[A];高等教育学会工程热物理专业委员会第二十一届全国学术会议论文集——工程热力学专辑[C];2015年

2 伍向阳;段体玉;杨伟;孙樯;;不同压力下I型甲烷水合物拉曼光谱[A];中国科学院地质与地球物理研究所2008学术论文汇编[C];2009年

3 承峰;刘昌岭;孟庆国;;基于显微拉曼光谱的甲烷水合物生长过程研究[A];第十七届全国光散射学术会议摘要文集[C];2013年

4 戴春山;龚建明;;甲烷水合物资源评价技术探讨[A];2001年全国沉积学大会摘要论文集[C];2001年

5 业渝光;刘昌岭;张剑;刁少波;;甲烷水合物实验合成的初步研究[A];海洋地质环境与资源学术研讨会论文摘要汇编[C];2003年

6 吴保祥;段毅;雷怀彦;张辉;;水+沉积物体系中甲烷水合物的填充率[A];第十届全国有机地球化学学术会议论文摘要汇编[C];2005年

7 彭超;耿建华;;海洋甲烷水合物形成动力过程模拟方程及计算方法[A];中国地球物理第二十一届年会论文集[C];2005年

8 宋天锐;;关于岩古钾肥、古—新地震和人造甲烷水合物的思维启迪[A];2001年全国沉积学大会摘要论文集[C];2001年

9 曹品强;宁伏龙;吴建洋;方彬;;甲烷水合物蠕变行为的分子机制[A];2018年全国固体力学学术会议摘要集（上）[C];2018年

10 郝文峰;樊栓狮;梁德清;田龙;杨向阳;;甲烷水合物生成实验研究[A];第九届全国化学工艺学术年会论文集[C];2005年

相关重要报纸文章 前10条

1 王林;日本50家公司“抱团”支持可燃冰商业化[N];中国能源报;2017年

2 张炜 邵明娟 田黔宁;日本即将实施第二次近海甲烷水合物试采[N];中国矿业报;2017年

3 邵明娟;紧跟国际进展 提高服务能力[N];中国矿业报;2017年

4 张炜;日本未来甲烷水合物产业化路线图确定[N];中国矿业报;2017年

5 爱古;甲烷水合物引发能源革命？[N];市场报;2003年

6 中国地质调查局发展研究中心 石宏仁　唐金荣;美国的甲烷水合物开发计划[N];中国矿业报;2010年

7 中国地质调查局发展研究中心 石宏仁　唐金荣;美国甲烷水合物开发计划透视[N];中国国土资源报;2010年

8 高乔孝介美国《简氏防务周刊》驻日本特约作者、驻东京记者 本报编译 向平;“可燃冰”是日本能源救星吗?[N];世界报;2009年

9 ;日本要开发海底能源[N];新华每日电讯;2003年

10 爱古;甲烷水合物：一种新的替代能源[N];中国电力报;2003年

相关博士学位论文 前9条

1 黄盈盈;甲烷水合物和超低密度冰的新相研究[D];大连理工大学;2018年

2 吴祥恩;含抑制剂体系甲烷水合物形成动力学的拉曼光谱研究[D];中国地质大学;2018年

3 张蕾;基于能量的分块方法在水/水合物和多肽中的应用[D];南京大学;2017年

4 宋小飞;正十四烷相变强化传热下甲烷水合物生成和分解过程研究[D];天津大学;2016年

5 杨明军;原位条件下水合物形成与分解研究[D];大连理工大学;2010年

6 唐现琼;低维碳材料在微纳图案表面包覆及促进甲烷水合物解离的分子模拟研究[D];湘潭大学;2015年

7 陈超;油包水乳液中甲烷水合物形成动力学研究[D];天津大学;2015年

8 周青;蒙脱石层间域微结构及其吸附有机物的分子模拟[D];中国科学院研究生院(广州地球化学研究所);2015年

9 唐玲丽;基于拓扑算法的团簇结构全局搜索[D];大连理工大学;2012年

相关硕士学位论文 前10条

1 高yN;多类型甲烷水合物藏降压开采特性研究[D];大连理工大学;2019年

2 王素莹;天然产物促进甲烷水合物形成动力学研究[D];华南理工大学;2019年

3 彭林;无机盐存在下甲烷水合物分解规律研究[D];中国石油大学(华东);2017年

4 谢庚彪;撞击流反应器内甲烷水合物生成动力学研究[D];郑州大学;2019年

5 吴琪;互层型甲烷水合物沉积物力学特性研究[D];大连理工大学;2018年

6 孙晓亮;化学助剂对甲烷水合物分解影响的分子动力学模拟[D];中国石油大学（北京）;2017年

7 唐启忠;sⅠ型甲烷水合物微观构型与力学性能的分子动力学研究[D];重庆大学;2018年

8 何双毅;面向天然气固态储运的甲烷水合物反应动力学特性研究[D];重庆大学;2014年

9 付U

本文编号：2740694