天然氣水合物是目前全球領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。由于天然氣水合物在常溫常壓下將分解成水和氣體，給天然巖芯鉆取、保存和室內(nèi)實(shí)驗(yàn)造成了很大的挑戰(zhàn)。數(shù)值模擬可以為未來水合物儲層物性參數(shù)預(yù)測和開發(fā)方案優(yōu)化提供一種經(jīng)濟(jì)、高效的研究手段，然而現(xiàn)有的水合物生成-分解模擬專門軟件較少，且多為商業(yè)軟件。天然氣水合物的開采過程是一個復(fù)雜的相變、動邊界、化學(xué)動力學(xué)、多相流體滲流相互耦合的多孔介質(zhì)傳熱傳質(zhì)問題。因此，研究不同溫壓條件下天然氣水合物分解過程的相變機(jī)理與孔隙結(jié)構(gòu)演化、多相流體輸運(yùn)的動態(tài)耦合過程，更符合工程實(shí)際。

　　近日，中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所油氣地下儲備與開發(fā)研究中心科研人員聯(lián)合沙特阿卜杜拉國王科技大學(xué)、西南科技大學(xué)的相關(guān)研究人員，在相變-多相反應(yīng)流體運(yùn)移機(jī)理研究及模擬程序開發(fā)方面取得進(jìn)展：開發(fā)了宏觀/巖心尺度天然氣水合物生成、分解、輸運(yùn)過程模擬程序，實(shí)現(xiàn)了人造水合物巖芯中的非均質(zhì)水合物分布的有效表征，揭示了不同的水合物室內(nèi)合成方法及化學(xué)表面積模型對水合物分布的影響規(guī)律；模擬了經(jīng)典水合物巖芯分解實(shí)驗(yàn)過程，揭示了水合物生成、分解過程的非均質(zhì)特性、化學(xué)動力學(xué)特性、多相流體滲流規(guī)律及其影響因素；基于Enthalpy-Porosity技術(shù)建立了孔隙尺度相變-化學(xué)反應(yīng)-多相滲流數(shù)學(xué)模型，研究了孔隙尺度水合物分解對孔隙結(jié)構(gòu)演化、多相流體輸運(yùn)及多孔介質(zhì)傳熱傳質(zhì)的影響規(guī)律，揭示了水合物分解過程中實(shí)時氣水相滲曲線及絕對滲透率變化關(guān)系。

　　研究成果可為富砂/粉砂沉積物中的天然氣水合物開發(fā)提供理論指導(dǎo)。相關(guān)成果以“Pore scale modeling on dissociation and transportation of methane hydrate in porous sediments”, “Dissociation and transport modeling of methane hydrate in core-scale sandy sediments: A comparative study”, “Numerical modeling on hydrate formation and evaluating the influencing factors of its heterogeneity in core-scale sandy sediment”為題，發(fā)表在期刊Energy和Journal of Natural Gas Science and Engineering上。研究工作獲得國家自然科學(xué)基金（51909225）、阿卜杜拉國王科技大學(xué)科研基金（BAS/1/1351-1301）和國家留學(xué)基金委的共同資助。其中研究成果（Energy,121630）于近日被全球工程領(lǐng)域著名機(jī)構(gòu)Advances in Engineering（AIE）遴選為關(guān)鍵科學(xué)文章進(jìn)行專題報道。

　　論文鏈接：

　　https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0360544221018788

　　https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0360544221001390

　　https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1875510021001529

多孔介質(zhì)相變-多相反應(yīng)流體運(yùn)移機(jī)理研究

（文/圖 油氣中心）