海底天然气水合物上覆层甲烷气体运移过程模拟
发布时间：2021-04-16 12:31
文章基于有限元的方法,建立了涉及多场耦合等复杂问题的气体运移模型,并且研究了不同工况下甲烷气体的性质及其渗透量的变化。模拟结果表明:致密的上覆层具有封闭性,当存在裂隙等通道时气体运移量会急剧增大;考虑应力-渗流耦合作用后,沉积层会发生变形,导致介质的渗透性降低,甲烷气体的运移受到阻滞,渗流速度减小,得到更加符合实际情况的模拟结果,为天然气水合物的实际开采奠定理论基础。
【文章来源】：可再生能源. 2018,36(07)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
经过9000a后，上覆（a）
皇奔淠诘ノ幻?积上覆层的甲烷渗透通量最大为10-10级，最小为10-23级[图2（a）]；考虑压力梯度后，甲烷的运移速度比只考虑扩散作用要快，单位时间内单位面积上覆层的甲烷渗透通量最大为10-9级，最小为10-13级[图2（b）]。上覆层中不同位置处的甲烷浓度和渗透通量的大小依赖于达西渗流和Fick扩散作用下产生的量值。当上覆层为致密区域时，渗透率很小，在短期内经由上边界渗透到海底的甲烷非常少，一年时间内的甲烷渗透通量可以忽略不计。图2经过9000a后，单位时间内单位面积上覆层的甲烷渗透通量Fig.2Permeationfluxofmethaneinoverburdenatperunitareaandtimeafter9000years图1经过9000a后，上覆层中甲烷气体的浓度分布Fig.1Concentrationdistributionofmethaneinoverburdenafter9000years（a）只考虑扩散作用高/m宽/m01002001501005004.543213.66×10-13浓度/mol·m-3（b）考虑压力梯度高/m宽/m01002001501005004.543211.94×10-3浓度/mol·m-3（a）只考虑扩散作用通量/mol·（m2·s）-1高/m宽/m01002001501005001.49×10-101×10-100.5×10-102.75×10-23（b）考虑压力梯度高/m宽/m01002001501005001.78×10-91.5×10-91×10-90.5×10-99.53×10-13通量/mol·（m2·s）-1·979·向世焜，等海底天然气水合物上覆层甲烷气体运移过程模拟
等地质灾害的存在，使得上覆层某一块区域的渗透率增大。滑移体会使上覆层产生相对滑动，从而破坏原本的地质结构。滑移体还会发育成一系列的断层，进而成为气体输运的快速通道[18]。这些“通道”的渗透率远大于其他致密区域的渗透率，甲烷气体可以通过这些通道快速运移到海底。本文用3条曲线来模拟上覆层的高渗通道（图5）。如图5所示，左边的第一条曲线代表的高渗透通道是最靠近滑坡面的，第二、第三条曲线代表的高渗透通道距离滑坡面要远一些。图3经过40d后，上覆层中甲烷气体的浓度分布Fig.3Concentrationdistributionofmethaneinoverburdenafter40days高/m宽/m01002001501005004.543217.44×10-3浓度/mol·m-3（c）3800a200150100500高/m宽/m01002004.543214.41×10-14浓度/mol·m-3（b）141a高/m宽/m01002002001501005004.5432100浓度/mol·m-3（a）15a高/m宽/m01002002001501005004.5432100浓度/mol·m-3图4经过1a后，单位时间内单位面积上覆层的甲烷渗透通量Fig.4Permeationfluxofmethaneinoverburdenatperunitareaandtimeafter1years高/m宽/m01002001501005008.22×10-68×10-66×10-64×10-62×10-61.63×10-7通量/mol·（m2·s）-1·980·可再生能源2018，36（7）
【参考文献】：
期刊论文
[1]海底甲烷渗漏区孔隙水及矿物组分变化数值模拟[J]. 贝科奇,许天福,刘肖,金光荣,魏铭聪,田海龙. 可再生能源. 2016(03)
[2]天然气水合物开采技术进展[J]. 吴西顺,张百忍,张炜,王燕东,孙张涛,邵明娟. 新能源进展. 2015(03)
[3]含瓦斯煤岩流固耦合渗流数值模拟[J]. 杨小彬,陶振翔,蔡彬彬,卢艳丽. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2014(08)
[4]南海北部陆坡区神狐海域构造特征及对水合物的控制[J]. 苏明,杨睿,吴能友,王宏斌,梁金强,沙志彬,丛晓荣,乔少华. 地质学报. 2014(03)
[5]天然气水合物勘探开发技术发展综述[J]. 李丽松,苗琦. 天然气与石油. 2014(01)
[6]页岩储层气体扩散机理[J]. 糜利栋,姜汉桥,李俊键,李涛. 大庆石油地质与开发. 2014 (01)
[7]天然气水合物形成过程3阶段分析[J]. 李明川,樊栓狮. 可再生能源. 2010(05)
[8]南海北部陆坡神狐海域天然气水合物成藏的流体运移体系[J]. 吴能友,杨胜雄,王宏斌,梁金强,龚跃华,卢振权,邬黛黛,管红香. 地球物理学报. 2009(06)
[9]琼东南盆地气烟囱构造特点及其与天然气水合物的关系[J]. 王秀娟,吴时国,董冬冬,龚跃华,柴超. 海洋地质与第四纪地质. 2008(03)
[10]日本海东缘海洋天然气水合物矿藏之上的甲烷羽状流——地下甲烷运移到浅水的可能机制[J]. Ryo Matsumoto,龚建明. 海洋地质动态. 2006(05)
本文编号：3141433
【文章来源】：可再生能源. 2018,36(07)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
经过9000a后，上覆（a）
皇奔淠诘ノ幻?积上覆层的甲烷渗透通量最大为10-10级，最小为10-23级[图2（a）]；考虑压力梯度后，甲烷的运移速度比只考虑扩散作用要快，单位时间内单位面积上覆层的甲烷渗透通量最大为10-9级，最小为10-13级[图2（b）]。上覆层中不同位置处的甲烷浓度和渗透通量的大小依赖于达西渗流和Fick扩散作用下产生的量值。当上覆层为致密区域时，渗透率很小，在短期内经由上边界渗透到海底的甲烷非常少，一年时间内的甲烷渗透通量可以忽略不计。图2经过9000a后，单位时间内单位面积上覆层的甲烷渗透通量Fig.2Permeationfluxofmethaneinoverburdenatperunitareaandtimeafter9000years图1经过9000a后，上覆层中甲烷气体的浓度分布Fig.1Concentrationdistributionofmethaneinoverburdenafter9000years（a）只考虑扩散作用高/m宽/m01002001501005004.543213.66×10-13浓度/mol·m-3（b）考虑压力梯度高/m宽/m01002001501005004.543211.94×10-3浓度/mol·m-3（a）只考虑扩散作用通量/mol·（m2·s）-1高/m宽/m01002001501005001.49×10-101×10-100.5×10-102.75×10-23（b）考虑压力梯度高/m宽/m01002001501005001.78×10-91.5×10-91×10-90.5×10-99.53×10-13通量/mol·（m2·s）-1·979·向世焜，等海底天然气水合物上覆层甲烷气体运移过程模拟
等地质灾害的存在，使得上覆层某一块区域的渗透率增大。滑移体会使上覆层产生相对滑动，从而破坏原本的地质结构。滑移体还会发育成一系列的断层，进而成为气体输运的快速通道[18]。这些“通道”的渗透率远大于其他致密区域的渗透率，甲烷气体可以通过这些通道快速运移到海底。本文用3条曲线来模拟上覆层的高渗通道（图5）。如图5所示，左边的第一条曲线代表的高渗透通道是最靠近滑坡面的，第二、第三条曲线代表的高渗透通道距离滑坡面要远一些。图3经过40d后，上覆层中甲烷气体的浓度分布Fig.3Concentrationdistributionofmethaneinoverburdenafter40days高/m宽/m01002001501005004.543217.44×10-3浓度/mol·m-3（c）3800a200150100500高/m宽/m01002004.543214.41×10-14浓度/mol·m-3（b）141a高/m宽/m01002002001501005004.5432100浓度/mol·m-3（a）15a高/m宽/m01002002001501005004.5432100浓度/mol·m-3图4经过1a后，单位时间内单位面积上覆层的甲烷渗透通量Fig.4Permeationfluxofmethaneinoverburdenatperunitareaandtimeafter1years高/m宽/m01002001501005008.22×10-68×10-66×10-64×10-62×10-61.63×10-7通量/mol·（m2·s）-1·980·可再生能源2018，36（7）
【参考文献】：
期刊论文
[1]海底甲烷渗漏区孔隙水及矿物组分变化数值模拟[J]. 贝科奇,许天福,刘肖,金光荣,魏铭聪,田海龙. 可再生能源. 2016(03)
[2]天然气水合物开采技术进展[J]. 吴西顺,张百忍,张炜,王燕东,孙张涛,邵明娟. 新能源进展. 2015(03)
[3]含瓦斯煤岩流固耦合渗流数值模拟[J]. 杨小彬,陶振翔,蔡彬彬,卢艳丽. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2014(08)
[4]南海北部陆坡区神狐海域构造特征及对水合物的控制[J]. 苏明,杨睿,吴能友,王宏斌,梁金强,沙志彬,丛晓荣,乔少华. 地质学报. 2014(03)
[5]天然气水合物勘探开发技术发展综述[J]. 李丽松,苗琦. 天然气与石油. 2014(01)
[6]页岩储层气体扩散机理[J]. 糜利栋,姜汉桥,李俊键,李涛. 大庆石油地质与开发. 2014 (01)
[7]天然气水合物形成过程3阶段分析[J]. 李明川,樊栓狮. 可再生能源. 2010(05)
[8]南海北部陆坡神狐海域天然气水合物成藏的流体运移体系[J]. 吴能友,杨胜雄,王宏斌,梁金强,龚跃华,卢振权,邬黛黛,管红香. 地球物理学报. 2009(06)
[9]琼东南盆地气烟囱构造特点及其与天然气水合物的关系[J]. 王秀娟,吴时国,董冬冬,龚跃华,柴超. 海洋地质与第四纪地质. 2008(03)
[10]日本海东缘海洋天然气水合物矿藏之上的甲烷羽状流——地下甲烷运移到浅水的可能机制[J]. Ryo Matsumoto,龚建明. 海洋地质动态. 2006(05)
本文编号：3141433
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