多孔介質(zhì)中水合物賦存規(guī)律與分解特性研究.pdf

1、博士學(xué)位論文多孔介質(zhì)中水合物賦存規(guī)律與分解特性研究Studyonformationanddissociationcharacteristicsofthenaturalgashydrate學(xué)號(hào)：11010012大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)博士學(xué)位論文摘要天然氣水合物作為新一代清潔能源，其勘探和開(kāi)發(fā)技術(shù)研究正處于關(guān)鍵的突破階段。沉積多孔介質(zhì)中天然氣水合物的生成與分解特性直接影響水合物開(kāi)采的

2、安全性與高效性，本文以此為背景，對(duì)水合物在多孔介質(zhì)中的生長(zhǎng)與賦存規(guī)律以及分解過(guò)程中的氣、水流動(dòng)特性進(jìn)行了系統(tǒng)研究。本文自主設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一套多孔介質(zhì)中水合物原位生成分解和流動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，改進(jìn)發(fā)展了多孔介質(zhì)內(nèi)核磁共振成像脈沖序列方法，實(shí)現(xiàn)了水合物賦存規(guī)律及分解過(guò)程中流動(dòng)特性的動(dòng)態(tài)可視化分析，并成功應(yīng)用到多孔介質(zhì)內(nèi)多相滲流研究。在相關(guān)實(shí)驗(yàn)方法開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)上，系統(tǒng)研究了不同種類水合物在不同多孔介質(zhì)中的生成過(guò)程，探明了多孔介質(zhì)內(nèi)水合物的賦存規(guī)律。研究

3、發(fā)現(xiàn)：以四氫呋喃為代表的液體水合物，在溶液濃度為1：17下生成水合物時(shí)，其結(jié)構(gòu)屬于粘結(jié)型；當(dāng)四氫呋喃溶液濃度降低時(shí)，水合物的結(jié)構(gòu)開(kāi)始從粘結(jié)型向懸浮型轉(zhuǎn)變；而甲烷、二氧化碳?xì)怏w水合物的賦存結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)為懸浮型。同時(shí)，基于晶體形核動(dòng)力學(xué)模型，理論分析了水合物的成核生長(zhǎng)過(guò)程，證明了水合物的賦存結(jié)構(gòu)可以在懸浮型和粘結(jié)型之間轉(zhuǎn)換。原位觀測(cè)了甲烷、二氧化碳水合物在多孔介質(zhì)內(nèi)的分解過(guò)程，得到含水合物多孔介質(zhì)的結(jié)構(gòu)在分解過(guò)程中的變化規(guī)律。在分解過(guò)程中，多孔

4、介質(zhì)的骨架結(jié)構(gòu)無(wú)明顯變化，多孔介質(zhì)顆粒未發(fā)現(xiàn)相對(duì)位移，水合物固相賦集于孔隙空間。在分解過(guò)程當(dāng)熱流體注入不足時(shí)，在多孔介質(zhì)內(nèi)出現(xiàn)了顯著的水合物二次生成現(xiàn)象，阻礙分解進(jìn)程的進(jìn)行。分析了含水合物多孔介質(zhì)分解過(guò)程中的絕對(duì)滲透率和相對(duì)滲透率的變化規(guī)律，得到分解過(guò)程中的絕對(duì)和相對(duì)滲透率的變化曲線。研究發(fā)現(xiàn)，隨著水合物的分解，含水合物多孔介質(zhì)的滲透率逐漸增大，分解初期滲透率增大速度較快，分解至50％后，滲透率的增大速度減慢。同時(shí)，本文利用開(kāi)發(fā)的多孔介