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据估计,全球天然气水合物中甲烷碳含量达到1016Kg,相当于全球已知常规化石燃料(天然气、石油、煤炭)总碳储量的两倍。由于天然气水合物资源在全球分布广,而且数量巨大,被公认为21实际最具开采前景的能源。因此开展天然气水合物开采研究具有非常重要的意义。天然气水合物的开采方法主要有降压法、热激法和注抑制剂法,其中降压法被认为是最经济的开采方法。针对天然气水合物降压开采,本文主要工作内容如下: (1)自行设计并搭建了多孔介质中天然气水合物生成,降压分解实验装置,利用温度热电阻和压力传感器监测反应的进程。 (2)研究了多孔介质中水合物的生成机理以及水合物在多孔介质中的分布。采用了将冰和石英砂混合形成天然气水合物的方法生成水合物样品。实验结果表明,在这种情况下能够形成比较稳定、分布均匀的水合物样品;冰成天然气水合物的过程是气固反应过程,过程包括吸附、催化、络合、结晶过程。 (3)考察了水合物降压分解机理。在天然气水合物降压分解实验中,发现存在一个以瞬时流量快速增加为特点的冰点以下相态转变区域。出现这一现象可能是由于在相态转变区域有冰生成,水合物分解为气和冰而不是气和水。实验现象验证Tsypkin的模型计算结果。 (4)考察了储层温度、分解压力以及多孔介质粒径对天然气水合物降压开采的影响。结果表明,储层温度越高累计产气量百分比越大;分解压力越低,分解速率越快,分解所用时间越短,初始分解温度越低;多孔介质粒径越小,水合物生成,分解速率越快。