矿藏特性对天然气水合物降压分解特性的影响机制研究

天然气水合物藏的特性对沉积物的渗透率与导热速率有着重要的影响，进而决定了水合物的分解速度与分解过程，是开发自然界中天然气水合物资源的基础问题。本研究在前期一维、二维分解模拟研究的基础上，研究不同沉积物特性与不同水合物饱和度等条件下的水合物三维降压分解过程。首先对不同特性的水合物藏的渗透率与导热系数等关键性参数进行测量，然后利用天然气水合物开采综合模拟实验平台，采用降压法，进行不同的井网布置条件下水合物三维分解模拟实验，得出水合物分解产气、产水规律，测定水合物藏中压力分布、温度场分布与水合物分解前沿等分解过程。同时，建立相应的三维数学模型进行数值模拟，最终得出水合物藏特性对天然气水合物降压分解过程的影响机制，为未来我国实地开采南海天然气水合物资源提供理论依据。

本项目利用实验与理论相结合的方法，对不同天然气水合物藏特性下水合物的降压分解过程与影响机制进行了系统的研究，解决自然界中天然气水合物资源开采的基础问题。对不同沉积物特性与水合物饱和度下含水合物沉积物的渗透率与导热系数进行了测定，获得了相关基础数据。对不同沉积物特性与温压条件下水合物形成与降压分解特性进行了实验研究，阐明沉积物特性与温压条件对水合物生成与降压分解机理。基于分形理论与收缩核模型，建立了多孔介质中水合物分解动力学模型，成功预测了不同温、压条件和不同多孔介质特性下水合物分解过程，模型预测的结果与实验结果吻合，揭示了多孔介质内部的复杂结构对水合物降压分解特性的影响规律。利用天然气水合物三维模拟实验装置，进行了不同降压幅度、不同水合物饱和度、不同井网布置与不同水合物藏尺寸下的降压分解实验，得出水合物分解产气、产水规律，测定水合物藏中压力分布、温度场分布与水合物分解前沿等分解过程。利用水合物开采数值模拟软件，结合实验模拟结果，研究了沉积物中水合物降压分解的动态变化过程以及水合物藏渗透率、导热速率变化规律及对降压分解过程影响机制。本项目的研究为我国海洋天然气水合物开采提供基础数据和理论支持。