天然气水合物注热、降压开采可行性实验研究

【摘要】：天然气水合物是近二十年来在海洋和冻土带发现的新型能源，被誉为21世纪具有商业开发前景的资源。世界各地水合物藏的地质条件和物性参数却不尽相同，不同类型的水合物藏必然导致不同的开采方法。本文采用天然气水合物一维开采模拟系统，通过实验对水合物藏降压、注热开采的可行性进行分析。 通过水合物藏进行降压开采实验发现：当水合物饱和度比较高，水合物初始温度比较低时，在降压开采过程中会出现水合物自保护效应，水合物分解变慢，但由于反应釜导热系数比较大，自保护效应会迅速解除，水合物继续分解。随着饱和度的增加，水合物分解阶段的平均产气速率先增加后降低。正交实验表明：影响水合物藏缓慢降压平均产气速率的因素依次为水合物饱和度、初始温度、降压幅度。考虑到实际水合物藏传热条件时，水合物饱和度中等和初始温度比较高时，缓慢降压开采可行性最大 通过对水合物藏进行注热水开采实验，得出以下结论：注热水开采水合物藏的开采动态都可以分为四个阶段，当注入的热量不同时，各个阶段的开采动态是不同的。通过注热水开采单因素分析，发现水合物饱和度越大，初始温度越高，注热水温度越低，注热水开采的能量效率越大，随着注热水速度的增加，能量效率先增加后降低。对注热水开采能量效率影响由大到小的因素依次为：注热水温度、水合物饱和度、初始温度、注热水时间、注热水速度。实验条件下，水合物饱和度越大，初始温度越高，注热开采的可行性越大，但饱和度过大会使得渗透率变小，影响注热的进行，为了增加注热开采的可行性，开采中需要优化各个注热参数。 【关键词】：天然气水合物 降压开采 注热开采 可行性
【学位授予单位】：中国石油大学（华东）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TE37
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 研究的目的和意义11
• 1.2 国内外研究现状11-16
• 1.2.1 国外研究现状12-14
• 1.2.2 国内研究现状14-16
• 1.3 研究的内容16-17
• 1.4 技术路线和可行性分析17-19
• 1.4.1 技术路线17-18
• 1.4.2 可行性分析18-19
• 第二章 天然气水合物开采研究概况19-25
• 2.1 天然气水合物的基本性质19-21
• 2.1.1 水合物基本概念19
• 2.1.2 水合物生成动力学19
• 2.1.3 水合物分解动力学19-20
• 2.1.4 水合物的相平衡20-21
• 2.2 天然气水合物的成藏机理21
• 2.2.1 扩散型水合物藏21
• 2.2.2 渗漏型水合物藏21
• 2.3 天然气水合物开采方法21-22
• 2.4 水合物藏的物性参数22-23
• 2.5 实验模拟系统23-25
• 2.5.1 一维实验模拟装置介绍23
• 2.5.2 实验材料和实验步骤23-25
• 第三章 天然气水合物降压开采可行性实验研究25-40
• 3.1 天然气水合物降压开采动态25-27
• 3.1.1 降压过程中产气规律分析25-26
• 3.1.2 降压过程中的温度变化分析26
• 3.1.3 降压过程中的电阻率变化分析26-27
• 3.2 降压开采单因素分析27-35
• 3.2.1 水合物饱和度27-32
• 3.2.1.1 不同饱和度下产气规律分析28-30
• 3.2.1.2 不同饱和度下温度变化分析30-31
• 3.2.1.3 不同饱和度下电阻率变化分析31-32
• 3.2.1.4 不同饱和度下降压开采小结32
• 3.2.2 初始温度32-35
• 3.2.2.1 不同初始温度下产气规律分析33-34
• 3.2.2.2 不同初始温度下温度变化分析34
• 3.2.2.3 不同初始温度下电阻率变化分析34-35
• 3.2.2.4 不同初始温度下降压开采小结35
• 3.3 降压开采正交实验敏感因素分析35-38
• 3.3.1 正交实验设计35-37
• 3.3.2 正交结果分析37-38
• 3.3.3 降压开采正交实验小结38
• 3.4 降压开采可行性综合分析38-39
• 3.5 本章小结39-40
• 第四章 天然气水合物注热开采可行性实验研究40-78
• 4.1 天然气水合物注热开采动态40-49
• 4.1.1 第一类注热水开采动态分析40-44
• 4.1.1.1 注热水过程中的产气规律分析41-42
• 4.1.1.2 注热水过程中的产水规律分析42-43
• 4.1.1.3 注热水过程中的温度变化分析43
• 4.1.1.4 注热水过程中的电阻率变化分析43-44
• 4.1.2 第二类注热水开采动态分析44-49
• 4.1.2.1 注热水过程中的产气规律分析45-46
• 4.1.2.2 注热水过程中的产水规律分析46-47
• 4.1.2.3 注热水过程中的温度变化分析47-48
• 4.1.2.4 注热水过程中的电阻率变化分析48-49
• 4.1.3 两类注热水开采动态对比49
• 4.2 水合物注热开采单因素分析49-70
• 4.2.1 水合物饱和度49-56
• 4.2.1.1 不同饱和度下产气规律分析50-52
• 4.2.1.2 不同饱和度下温度变化规律52-53
• 4.2.1.3 不同饱和度下注热开采中注热前缘规律53-54
• 4.2.1.4 不同饱和度下能量效率分析54-56
• 4.2.1.5 不同饱和度下注热开采小结56
• 4.2.2 初始温度56-61
• 4.2.2.1 不同初始温度下产气规律分析57-58
• 4.2.2.2 不同初始温度下注热开采中的温度变化规律58-59
• 4.2.2.3 不同初始温度下注热开采中注热前缘规律59-60
• 4.2.2.4 不同初始温度下能量效率分析60
• 4.2.2.5 不同初始温度下注热开采小结60-61
• 4.2.3 注热温度61-65
• 4.2.3.1 不同注热温度下产气规律分析61-62
• 4.2.3.2 不同注热温度下注热开采中的温度变化规律62-63
• 4.2.3.3 不同注热温度下注热开采中注热前缘规律63-64
• 4.2.3.4 不同注热温度下能量效率分析64-65
• 4.2.3.5 不同注热温度下注热开采小结65
• 4.2.4 注热速度65-70
• 4.2.4.1 不同注热速度下的产气规律分析66-67
• 4.2.4.2 不同注热速度下注热开采中的温度变化规律67-68
• 4.2.4.3 不同注热速度下注热开采中注热前缘规律68-69
• 4.2.4.4 不同注热速度下能量效率分析69
• 4.2.4.5 不同注热速度下注热开采小结69-70
• 4.3 能量效率敏感因素分析70-73
• 4.3.1 正交实验设计70
• 4.3.2 正交结果分析70-72
• 4.3.3 能量效率正交实验小结72-73
• 4.4 热前缘移动速度敏感因素分析73-76
• 4.4.1 正交实验设计73
• 4.4.2 正交结果分析73-75
• 4.4.3 热前缘移动速度正交实验小结75-76
• 4.5 注热水开采可行性综合分析76
• 4.6 本章小结76-78
• 第五章 结论与建议78-80
• 5.1 结论78-79
• 5.2 建议79-80
• 参考文献80-86
• 攻读硕士学位期间取得的成果86-87
• 致谢87

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