煤层非均匀多孔介质中甲烷水合化渗流多相场耦合动力学模型研究

煤在地质历史演化过程中产生大量以甲烷为主的煤层气，为形成天然气水合物提供了气源。研究煤层气水合化成藏过程机理，对于开发利用天然气水合物具有重要的意义。目前关于煤层甲烷气体作为水合物气源的理论研究，尤其是煤层气水合化过程中的多孔介质渗流多相场耦合机制尚不明确。本课题拟进行煤层非均匀多孔介质中甲烷气体水合化与时间相关的多相动力场渗流耦合研究。拟采用多孔渗流理论、多相场数值模拟技术与室内实验相结合的研究方法，揭示甲烷气体煤层固相非均匀多孔介质渗流、吸附/解吸、运移过程的多相场耦合机理；建立考虑温度、压力、流体、气体、时间效应及煤层非均匀多孔介质孔隙率和渗透率关系的数学模型；最终形成煤层甲烷气体水合化过程中考虑时间效应的渗流多相多场控制理论体系。该研究将进一步解释煤层中形成水合物的动态演化过程及甲烷气体在煤层固相多孔介质中多相场渗流耦合过程，为进一步理解水合物成因及成藏条件具有重要的意义。

煤层气的主要成分甲烷气体是形成天然气水合物的气源之一，目前关于煤层甲烷气体作为水合物气源的理论研究，尤其是煤层气水合化过程中的多孔介质渗流多相场耦合机制尚不明确。本课题进行了煤层非均匀多孔介质中甲烷气体水合化与时间相关的多相动力场渗流耦合机制进行了研究。采用了多孔渗流理论、多相场数值模拟技术与室内实验相结合的研究方法，形成了甲烷气体在煤层固相非均匀多孔介质中解吸、扩散及渗流运移多相场耦合机理；建立了考虑温度、压力、流体、气体、时间效应及煤层非均匀多孔介质孔隙率和渗透率关系的数学模型；最终形成了煤层甲烷气体水合化过程中考虑煤层时间效应的渗流多相多场控制理论体系；并进行了甲烷水合化实验研究。本课题有助于进一步解释煤层中形成水合物的动态演化过程及甲烷气体在煤层固相多孔骨架中多相场渗流耦合过程，为进一步理解水合物成因及成藏条件具有重要的意义。此外，研究还进行了实验室甲烷气体在非均匀多孔煤样介质中的水合化合成实验，获得成功。