含下伏气沉积层内水合物相变与产气特性

含下伏气的水合物沉积层被认为是最具开采潜力的水合物储层类型。本文利用岩心夹持器在恒定围压9 MPa下,研究了连通不同压力下伏气的南海沉积物内天然气水合物生成、分解及产气特征。研究结果表明,水合物饱和度与下伏气初始压力(7.2～8.1 MPa)呈非线性正比关系,而在8.1～8.4 MPa内两者呈负相关。同时,发现在降压开采过程中下伏气为水合物分解提供热量,促进了水合物分解,提高了水合物平均分解速率。此外,下伏气有助于缓解压降速率,从而有效减轻有效应力对水合物沉积层的破坏。下伏气作为开采产气的重要供气源,能提高气体回收率。本文研究结论将为今后降压开采含下伏气的水合物提供一定的理论指导。     

葡萄糖水溶液氢键结构和动力分析

利用分子动力学模拟方法研究了不同浓度下葡萄糖水溶液的氢键结构和氢键生存周期. 分析了参与i个氢键(分子内、分子间、所有类型)的葡萄糖分子和水分子的百分比分布. 研究发现存在一个特征数N, 参与N个氢键的分子的比例最高, 当iN时, 参与i个氢键的分子的比例随着浓度的增加而减小. 还分析了不同类型氢键(葡萄糖分子内、葡萄糖分子间、水分子间、葡萄糖分子与水分子间、所有类型)的连续和截断自相关函数, 并计算了对应的氢键生存周期.     

I型和II型结构气体水合物的记忆效应

利用水合物二次生成实验装置, 采用“定容法”对I型(甲烷、二氧化碳)和II型(丙烷)结构气体水合物的二次生成进行了实验, 研究了不同结构水合物(I型、II型)彼此间的记忆效应, 发现水合物生成过程存在明显的诱导期, I型结构水合物间在二次生成过程中存在着记忆效应. I型与II型结构水合物之间在相互二次生成过程中存在着显著的记忆效应.     

热采耦合数学模型定量化研究及数值模拟

针对稠油油藏开发过程的薄弱环节,提出了油藏热质传递过程的黑箱分析法和白箱分析法,建立了包含蒸汽相的稠油热采耦合黑箱模型和白箱模型,使得储层温度场模型得以完整化和系统化。应用CMG软件进行数值模拟,验证了所建数学模型的合理性,并得到了孔隙度对油藏温度的影响关系。最后,对油藏热流体的指进现象进行了机理分析,并总结了热流体指进现象的产生范围。     

水流动强化天然气水合物降压分解研究

降压法被认为是最经济可行的天然气水合物开采方法,但开采后期驱动力不足、甚至产生水合物的二次生成,因此其应用受到限制。本文将降压法与水流动结合提升水合物分解驱动力,研究不同降压模式和水流动对天然气水合物分解特性的影响。发现当降压结合水流动时,压降为水合物分解提供初始驱动力,且压降越大水合物分解驱动力越大。同时水流动能够加快传热传质过程,为水合物分解提供额外的驱动力。在快速降压结合水流动模式中,较高背压下水流动为水合物分解提供主要的驱动力;在梯度降压结合水流动模式中,降压和水流动共同为水合物提供分解驱动力,对水合物分解的促进作用更加显著。     

高温热泵回收油气生产低温余热室内模拟试验及应用研究

油田生产过程中产生大量低温污水,目前这些污水多用于回注或排放。如能将这些余热资源充分利用,油气生产过程能耗可降低20%以上,同时又可减少热"污染"。针对热泵系统冷凝过程和蒸发过程特点,提出了新的冷凝过程传热和蒸发过程传热计算模型;结合油田低温余热情况,研制成功了HTHPE(High-temperature heat pump Experiment)模拟试验装置。利用HTHPE模拟试验装置进行相关试验,回归出3个经验关联式,据此分析了参数变化对系统指标的影响。利用引进的工业用热泵,对大庆某采油厂进行流程改造,进行了工程试验。研究结果表明,以热泵装置回收油气生产过程中的低温余热,节能效果显著;由于投资、运行成本和能源定价等因素限制了热泵的推广应用。     

用格子Boltzmann方法模拟液滴撞击固壁动力学行为

首次用格子Boltzmann方法中的伪势模型对液滴撞击固壁的动力学行为进行了数值模拟.详细研究了液滴在壁面上的流动状态以及各种因素对撞击过程的影响.通过数值模拟得到:壁面的可润湿性越小,液滴越容易发生反弹,液滴的回缩速度越快;液滴的撞击速度越大,所得到的相对直径越大,回缩速度越快;液滴的粘性越小,所得到的相对直径越大;液滴的表面张力越大,液滴越容易发生反弹现象.另外,液滴的最大相对直径与We数满足一定的线性关系,这些结果与前人的理论预测和实验结果完全吻合.     

甘油-水-氯化钠三元溶液中甘油浓度对甘油自扩散系数的影响

利用分子动力学模拟方法研究了浓度对甘油-水-氯化钠三元溶液中甘油自扩散系数的影响.随着甘油浓度的增大,甘油的自扩散系数逐渐减小.氢键分析表明,甘油自扩散系数的减小来源于其参与的甘油-水氢键数目的减少和甘油-甘油氢键数目的增加.     

集中供热系统“管-站”布局及管网优化设计方法研究

对大型集中供热系统而言,设计过程包括"管-站"布局设计和管网系统设计。根据最优化理论,提出了集中供热系统的两级优化设计模型,即第一级的"管站"布局优化和第二级的管网系统多目标优化设计模型。由于"管-站"布局优化模型属NP-hard问题(不确定问题),为寻求有效解法,对"管站"布局优化模型提出两步分级法求解,即优化过程分两步进行,第一步为分区优化,第二步为选址优化。运用本文所述方法对辽河油田振兴区集中供热改造工程,进行了优化设计,取得了较好效果。     

弱电场下THF水合物生成特性

四氢呋喃(THF)水合物可以在常压、4.4℃时生成,广泛被用于水合物基础研究.本研究中,在反应釜两端的电极板之间施加了不同大小的电压,分析了不同电场强度对THF水合物一次生成、二次生成及三次生成的影响。研究结果显示:电场的存在对THF水合物生长期具有促进作用,加快了水合物的生成。在THF水合物的第二次生成过程中,由于弱电场以及水合物分解水记忆效应的存在,导致了THF水合物在生长期的生成速度增加,并出现了更高的温度峰值。在没有THF氧化反应的情况下,发现水合物快速生长期持续时间缩短。在电场存在条件下,水合物的生成表面以整齐的锯齿形由四周向轴线方向生成。