常明亮[1]（2021）在《火驱尾气水合物生成条件预测及管输风险评价》文中进行了进一步梳理火驱尾气是火驱采油技术的副产物,气质组成奇异,各状态方程对其物性描述的适用性并不明朗。尾气中除含有CO2、H2S及少量烷烃外,还含有大量饱和水汽,冬季集输冻堵风险高,严重威胁管道安全运行。因此,围绕尾气集输管线冻堵风险问题,开展尾气物性预测模型评价,识别尾气管线多种生产工况的结冰/生成水合物风险方面的研究,有助于建立健全尾气集输系统流动安全评价体系,指导管道系统的生产操作,保障尾气生产系统安全运行。针对以上问题,本文进行了火驱尾气集输过程中存在的结冰/生成水合物的风险评价研究,并编制了火驱尾气水合物生成条件预测程序。首先,基于火驱尾气实验数据,对SRK、PR、LKP、GERG-2008和BWRS方程进行筛选评价。结果表明:SRK方程对气体密度、压缩因子、体积系数的预测精度最高,整体MAPE分别为3.84%、5.17%、5.53%。并以此为基础,结合水合物模型发展现状和应用水平,选用Chen-Guo水合物模型预测尾气水合物生成条件。基于C++语言编制水合物生成条件预测程序,与文献数据对比显示:程序相对误差为9.34%,HYSYS相对误差为10.52%,成果可为尾气管输风险评价奠定基础。其次,管道系统的运行参数、环境参数等因素是波动的,水合物的生成在时空上具有显着的不确定性,故而引入可靠性理论,建立水合物生成极限状态方程,提出基于序贯概率比检验的水合物生成风险评价方法,并参考行业规范建立了报警机制。实例仿真测试表明:该方法的响应机制良好,评价结果符合客观规律。再次,针对火驱尾气典型组分和非典型组分,建立支干线、不同环境温度（埋地、裸露）下的停输再启动模型,模拟结果表明:对于0.5MPa,50℃的井口尾气,埋地管道无论停输多久,都不具有水合物生成风险,裸露管道因停输压力下的水合物生成温度低于冰点,存在管道不进入冰点的最大停输时间。最后,针对已建尾气管线,采用控制变量法量化井口尾气压力、温度、流量变化给尾气管线带来的结冰和生成水合物风险,明确结冰/水合物防治原则,确定采用电伴热的防冻工艺。实例对比分析不同伴热温度（65℃,85℃和105℃）,不同伴热长度（10m,15m,20m,25m和30m）的防治效果,可为已建尾气管线后期改造提供参考。
李锋[2]（2021）在《四氢呋喃-甲烷二元水合物空间生长规律研究》文中指出天然气作为一种优质、高效的清洁能源,对改善能源结构具有重大作用。然而天然气资源大多远离资源消耗区,因此实现高效、安全的天然气储运技术将是未来天然气工业研究的重点。天然气水合物储运技术凭借安全、经济和技术可靠性的优势有望成为天然气储运行业的最佳选择。虽然天然气水合物储运技术有着较为可观的优势,但是在实际应用的过程中仍然面临着水合物生成过程缓慢等问题。本文首先建立了四氢呋喃-天然气水合物相平衡预测模型并对模型进行了检验与评估。随后在此基础上完成了四氢呋喃（THF）-甲烷（CH4）水合物生成特性分析,并进一步对THF-CH4水合物在反应釜内的空间分布规律开展实验研究。基于集成学习算法,建立了含Na Cl条件下THF+天然气水合物相平衡温度预测模型。预测结果显示随机森林温度模型比梯度提升决策树与自动机器学习温度模型泛化能力高,但梯度提升决策树温度模型对实验温度的预测结果最准确。另外从Friedman检验与Nemenyi后续检验来看梯度提升决策树温度模型整体效果优于与随机森林和自动机器学习算法,而随机森林和自动机器学习算法之间无显着差异。随后选取梯度提升决策树算法对浓度5.56%条件下的THF-CH4水合物相平衡条件进行了预测。在获得THF-CH4水合物相平衡基础上,本文在实验温度和压力分别为283.2 K、3MPa条件下开展了THF-CH4水合物生成实验研究。通过可视化观察到THF-CH4水合物生长前期主要包括三个过程:首先THF与CH4在气液界面处形成饱和水合物层;之后CH4穿过该水合物层与溶液进一步反应,水合物层开始向下生长;与此同时水合物层开始向上生长且速率要远快于向下生长。另外研究结果表明在溶液体积250 m L的实验中水合物生长速率最快、诱导时间与t90最短,是该温度、压力条件下最佳气水比实验。探究了两种注气体模式下THF-CH4水合物的空间分布和演化规律。恒容多次注气注气模式下,观察到THF-CH4水合物在反应釜内呈现出三种赋存形态。恒压持续驱动力THF-CH4水合物柱由白色和透明层两层水合物共同构成。水合物分解实验证实了白色水合物层储气密度更高且反应釜的空间利用率和储气能力分别达到了89%和87.55（V/V）。最后THF-CH4水合物生长调控实验表明,分批次逐级递减注液可以对水合物柱形态进行有效的控制且反应釜的空间利用率达到98.63%。
闫新[3]（2021）在《高含水气井井下节流特性研究》文中进行了进一步梳理针对高含水气井生产数据需考虑含水量、携液能力不足影响气井生产、水合物堵塞井筒的问题,采用井下节流技术展开研究。结合统计热力学方法,考虑气井含水率,建立了高含水气井天然气水合物生成预测模型,研究不同摩尔含水率与水合物生成温度压力的关系。基于井筒气液两相管流理论和传热学理论建立了高含水气井温度压力耦合预测模型,研究不同工况参数对井筒温度压力场的影响;结合井下节流机理及气液两相均相流理论,建立了高含水气井节流工况下井筒温度压力场分布模型;考虑高含水气井井筒流动特征,分析气井临界携液机理,建立了高含水气井临界携液流量计算模型,研究节流工况下高含水气井临界携液特性。结果表明:高含水气井天然气水合物生成预测模型相比图解法、波诺马列夫法、Pipe Sim模拟具有更高的预测精度;运用该预测模型得到在摩尔含水率分别为10%、20%、50%、80%时,水合物对应生成温度上升,压力下降;高含水气井温度压力计算模型与Hassan&Kabir模型、Ramey模型相比,变异系数最小为0.022;对比高含水气井井下节流压力温度计算模型和Perkins模型、Sachdeva模型、Ashford模型对节流参数的计算,得到大吉4-5气井的最小节流器下入深度为1800m,节流嘴直径为4mm;对比高含水气井临界携液流量计算模型与Tuner模型、李闽模型,得到该模型具有更强的现场适用性,并运用该模型研究了油管尺寸、产气量、气液比对临界携液流量的影响。通过对高含水气井井下节流特性的研究,提高了井筒温度压力数据预测精度,增强了高含水气井的临界携液能力,合理地避免了天然气水合物的生成。可为高含水气井井下节流工艺参数的确定提供理论指导。
唐瑞志[4]（2021）在《苏南区块输气能力及管网节点压力分析与研究》文中研究说明苏南区块规划总生产规模30亿m3/a,2011年开发建设,2012年5月实现首气投产。气田分为4个区块,采用9井式井丛开发模式,共规划基建9井式井丛（简称BB9）156座（其中77座井丛后期加密至18 口井）、采气井2097 口以及集气站4座,地面集输系统规划采用“井丛集气、井下节流、井口注醇、连续计量、两级增压、气液分输、集中处理”的中低压集输工艺。截止目前,共有2个区块（苏南一区、苏南二区）已建成投产,建成采气井井丛46座、集气站2座、天然气处理厂1座。根据苏南区块后期滚动开发的需要,以及目前现场实际生产运行过程中已出现和可能出现的一些问题,有必要结合苏南区块的地质特征和特殊的开发方式,并借鉴苏里格气田其他开发区块和国内外其它同类气田地面生产系统的成熟开发技术与管理经验,开展苏南区块地面集输管网系统能力的评价、分析和研究,以指导整个地面管网系统的优化调整和后期建设,这对于提高苏里格气田的开发水平和经济效益,保障长庆气区长期安全稳定供气具有十分重要的意义。
朱磊[5]（2020）在《预置式全通径节流器设计与分析》文中提出随着我国经济飞速发展,对能源的消耗急剧增加。煤炭、石油和天然气作为常用的能源,在能源结构中占有非常重要的地位,但煤炭、石油对环境的污染很大,而天然气作为一种高效环保的能源,大力开发利用可以极大的保护和改善环境,进一步缓解能源压力。但是在天然气的开采和传输中,存在着两个问题。第一,管线承压高。气井的压力一般都很高,井口的采气设备和地面输气管道都处在高压环境下,对设备及管道耐压要求高,有安全隐患,而且开发成本大。第二,易生成水合物。在高压的环境下天然气很容易生成水合物,造成管道堵塞,严重影响天然气的开采和传输。本文针对这两个问题展开研究,主要基于井下节流原理,对水合物生成条件展开了研究,并设计了预置式全通径气嘴可退式节流器及其配套工具,对节流器及其关键零件进行了计算和强度分析,同时建立了气井节流时井筒压力、温度分布模型,并对井下节流的两个重要参数——气嘴的内径和最小下入深度进行了计算,最后对气嘴附近的流体流动状态进行仿真。本文主要研究工作如下:（1）阐述了水合物的性质、生成机理、影响因素、防治措施以及预测方法,研究了井下节流原理和节流的临界流动条件,对比了地面节流和井下节流工艺的特点。（2）阐述了预置式与后置式井下节流器的特点,基于对井下节流技术的研究,设计了一种预置式全通径气嘴可退式节流器及其配套工具,完成了节流器及其配套工具的工程设计图和三维模型。阐明了预置式井下节流器的投送、打捞、打掉气嘴及防砂罩的工作过程。最后对预置式节流器的气嘴、锁块、连接件、防砂罩等主要零件进行了设计和强度分析。（3）根据井下节流原理,推导了天然气从储层到井底阶段的气井流入状态模型、天然气从井底到节流前和节流后到井口的气井井筒压力温度模型、天然气经过节流器阶段的节流降压、降温模型,同时对井下节流参数进行了计算。最后利用PIPESIM气井分析软件建立了气井节流模型,分析了节流参数对日产气量、井筒压力、温度、水合物的影响。（4）应用Fluent流体分析软件,采用气液两相流模型,对气嘴附近天然气的流动状态进行了仿真,并对其速度、压力、温度、密度等参数的变化规律进行了分析。研究了不同气嘴内径和气嘴长度对节流流场的影响,以寻求气嘴的最小长度,从而实现气嘴长度的标准化,方便气嘴的设计、加工与更换。本文设计的预置式全通径气嘴可退式节流器,满足设计要求,不仅可以降低天然气井口的压力,减少井口设备和地面输气管道承压,解除高压安全隐患,而且能够有效避免生成水合物,提高气井的生产效率,最终解决在天然气的开采和传输中存在的两个问题,可以为气井安全生产提供一定参考。
陈烨[6]（2020）在《天然气水合物降压试采井筒多相流动规律及保障技术研究》文中指出随着国民经济的快速发展,我国能源需求快速增加,对外依存度不断提高,常规能源供应已经无法确保我国的能源安全。开发非常规能源尤其是具有巨大储量和能量密度的天然气水合物对满足国内生产生活需要,提供充足油气供应,保障能源安全具有非常重要的意义。但是作为新兴能源,天然气水合物开采仍面临许多技术难题,其中如何保障井筒流动安全是实现水合物商业化开采的关键。世界范围内多次陆域和海域试采作业均表明水合物在井筒内的二次生成和储层出砂是造成井筒堵塞和流动困难的主要原因。水合物在管路内的二次生成及管壁附着,会减小流动面积,引发管路堵塞,从而影响天然气、水及其他流体的正常流动,严重影响作业进度,甚至危及财产和人员安全。天然气水合物储层出砂以微米级砂粒为主,主要是由粘土（<4μm）和粉砂（4-63μm）组成,而现有防砂系统只能阻挡大于44μm的砂粒,粒径小于44μm的砂粒将通过防砂系统空隙进入井筒,这些微米级砂粒在井筒内的沉降堆积已经迫使多次大规模水合物试采作业提前结束。因此从防止井筒堵塞保障流动安全的角度,研究水合物生成条件及抑制水合物二次生成的方法和机理;研究降压开采井筒内微米级砂粒运移、沉积、重启规律,建立含水合物-砂-水-气多相流动模型对于保障水合物开采井筒流动安全具有重要意义。针对这些问题,本文采用文献调研、室内实验、理论建模与求解、数值模拟等多种研究方法,开展了天然气水合物降压试采井筒多相流动规律及保障技术研究,具体研究工作如下:（1）基于天然气水合物生成及抑制模型,计算了组分、温度、压力和含水量对天然气水合物生成条件的影响。利用不同学者已公开发表的实验数据验证了模拟计算的准确性。结果显示:乙烷、丙烷、CO2、H2S等对水合物生成起促进作用,这种促进作用随着含量的增加而逐渐减小,丙烷促进作用大于乙烷。N2基本不影响水合物相平衡曲线,起轻微抑制作用。压力较低时,压力变化对天然气水合物平衡温度影响较大,温度较高时,温度变化对水合物平衡压力影响较大。水合物生成量与所需自由水含量基本呈正比例关系。5种单组分醇类抑制剂和4种盐类及其复配双组分均对水合物生成具有抑制作用,且随着含量的增加,抑制效果越明显。但是随着总含量的累积,不同种类单组分醇类抑制剂单位含量抑制效果表现出性能减弱、性能基本不变、性能先减弱后增强、性能增强四种规律,不同复合双组分醇类抑制剂单位含量抑制效果表现出性能先减弱后增强、性能基本不变两种规律。单组分抑制剂中三甘醇、乙二醇抑制效果较好,二甘醇和乙醇抑制效果较差。复合双组分抑制剂中乙二醇+三甘醇、甲醇+三甘醇抑制效果较好,甲醇+二甘醇、二甘醇+乙醇抑制效果较差。随着总含量的增加,单组分盐类抑制剂单位含量抑制效果表现出性能增强和性能基本不变两种规律,所有复合双组分盐类单位含量抑制效果均表现出性能增强趋势。单组分无机盐中Ca Cl2抑制效果最好,双组分复配剂中Ca Cl2+Mg Cl2的复配效果最好。单、双组分抑制剂性能评价结果显示,复配可以有效提高某些醇类和无机盐的抑制效果。（2）提出了砂沉积浓度比的概念,并通过室内实验,测定了不同砂粒粒径、不同流速、不同出砂浓度以及不同井斜角下的砂沉积浓度比的数值。发现砂沉积浓度比随着井斜角的增大而增大,这与常规钻井中岩屑运移规律不同;另外砂粒粒径越大、流速越小、出砂浓度越小,砂沉积浓度比越大。通过单因素分析,使用非线性拟合技术,对实验数据进行拟合,建立了砂沉积浓度比预测模型。建模过程中引入了赤池信息量准则、贝叶斯信息量准则等多种方法对模型进行优选。并进一步对模型进行了统计学误差分析,统计学参数分析结果验证了模型在假定条件范围内准确预测砂沉积浓度比的能力。对比讨论了天然气水合物开采过程中微米级砂粒运移与岩屑运移以及常规油气开采过程中砂粒运移的不同点。（3）砂床沉积高度是衡量井筒流动面积及流动状况的重要指标,将影响砂床沉积高度的流体性质参数、固体性质参数和生产参数无量纲化并组成5个具有实际物理含义的无量纲量,分析这些参数对无因次砂床沉积高度的影响规律,结果显示无因次砂床高度随地层出砂浓度、无因次砂粒粒径和无因次井斜角的增大而增大,随雷诺数的增大而降低,且均单调变化。运用Buckingham-Π定理及单因素分析方法,建立了砂床高度预测模型,模型预测值与实验值吻合较好,统计学误差分析验证了模型的准确性。研究了砂床形成后微米级砂粒的分布及堆积状态,考虑砂床表面颗粒所受的浮重、附加质量力、上举力、拖拽力、液流压耗,粘着力、静电力,建立了微米级砂粒启动临界流速模型。（4）以2013年世界第一次海域天然气水合物降压试采井筒为背景,利用CFD数值模拟技术对试采井筒中的C形-螺旋形井段、变径井段内微米级砂粒运移过程进行模拟,结果显示C形-螺旋形井段中微米级砂粒较易沉积的部位主要在C形段的拐角处及螺旋段。螺旋段内微米级砂粒沉积情况随液流速度的增加而逐渐改善,其中螺旋段上部的砂粒清洁难度要大于螺旋段下部。变径井段中微米级砂粒主要堆积在管径突变处,沿径向方向看,管径突变截面中间微米级砂粒体积分数低,围绕中心存在一圈砂粒堆积较为严重的区域,剩余部分体积分数处于两者之间。根据复杂井段内砂粒体积分数随流速分布特征,提出了工程上微米级砂粒临界不沉积流速的计算方法,分别得到了C形-螺旋形井段、变径井段中3种粒径,3种地层出砂浓度下的临界不沉积流速。根据数值模拟数据,分别建立了C形-螺旋形井段,变径井段微米级砂粒体积浓度预测模型,为现场快速判断复杂井段流动状况提供依据。（5）基于守恒定律,考虑了气相、液相、水合物相变引起的不同组分之间的传质传能过程,建立了一套考虑因素多、形式完善的能够描述水合物试采过程中管柱流道内多相复杂流动的连续性方程、动量方程和能量方程。结合水合物试采工况,给出了相应的初始条件和边界条件,采用交错网格方案对管柱流道进行网格离散化,基于有限体积法推导得到了流道不同网格节点之间的数值迭代格式,给出了完整求解过程。
任中波[7]（2020）在《集输管道中天然气水合物沉积特性研究》文中研究说明在天然气集输过程中,由于输送条件和地理条件经常在集输管道中形成天然气水合物。从流动性保障的角度来看,水合物在管线中形成后,这些结晶状冰状固体颗粒通过夹带输送,与管壁碰撞期间耗散能量,可能在浓度敏感的情况下积聚、沉积,从而增加了整体泵送成本,甚至带来严重的管道堵塞风险。因此,研究管道内天然气水合物的沉积特性对油气输送管道的安全保障问题具有十分重要的意义。通过对国内外管输体系中水合物沉积机理研究的最新研究进展的调研,借鉴和改进前研究学者的研究成果,采用理论分析和数值模拟相结合的研究方法,对管道内生成的水合物固体颗粒进行动力学研究,建立管壁沉积动力学模型:（1）考虑了管道内壁面的水润湿情况,及管内生成的水合物颗粒与管壁之间的粘附力,建立了天然气水合物沉积—管壁粘附动力学模型;（2）考虑了管道中气流夹带的液滴生成的水合物颗粒,在管道中运移发生颗粒间碰撞聚集或破碎,建立了天然气水合物沉积—颗粒运移沉降动力学模型。利用HYSYS模拟商业软件对国内实际天然气集输管道案例进行分析,管道中水合物生成位置、沉积进行预测研究。指出在管道沿线可能会发生水合物沉积、堵塞,在很大程度上取决于水合物颗粒的尺寸和气载的性质。水合物多相流动数值模拟的发展是水合物相关风险评估的最新趋势。利用FLUENT模拟商业软件建立管道内水合物颗粒聚集沉积CFD模型并进行实验验证,分析不同工况下对管内天然气水合物流动沉积特性。（1）对集输条件下直管内天然气水合物沉积特性进行数值模拟,确定了影响天然气水合物在直管段发生沉积堵塞的主要影响因素;（2）对集输条件下弯管内天然气水合物沉积特性进行数值模拟,以及对各种工况发生的水合物颗粒沉积的沉积率进行计算。最后确定了影响天然气水合物在竖直弯管段发生沉积堵塞的主要影响因素。通过对天然气集输管道内水合物沉积特性进行研究,为避免发生天然气集输管道内水合物沉积堵塞、管输流动安全提供一套有效且快速的预测防治工具。
周航[8]（2019）在《废弃天然气水合物藏中二氧化碳封存特性研究》文中认为全球温暖化日益严重,二氧化碳减排刻不容缓。二氧化碳封存被认为是一种时效性较强的减少大气中二氧化碳含量的方法;同时,随着天然气水合物开采技术研究的深入和创新,废弃天然气水合物藏的处理问题被提上日程。围绕上述两个问题,本文提出了在废弃天然气水合物藏中进行二氧化碳封存。首先对二氧化碳水合物相平衡条件进行预测,并基于此,利用核磁共振成像实验平台对气体运移条件下废弃天然气水合物藏内二氧化碳封存特性进行研究,最后针对二氧化碳及其与氮气混合气在废弃天然气水合物藏中封存特性进行了可视化研究。水合物的相平衡是判定二氧化碳水合物能否在废弃天然气水合物藏中稳定存在的关键物性,即判定水合物藏是否适合二氧化碳封存。基于机器学习（神经网络算法和梯度提升回归树算法）算法,本文建立了在多种盐类和有机物作用下的水合物相平衡条件预测模型。预测模型结果显示,梯度提升回归树压力模型的预测准确度和成功率均高于神经网络压力模型,但神经网络模型具有更好的泛化性。对于梯度提升回归树模型来说,梯度提升回归树压力模型的预测精度低于梯度提升回归树温度模型。结果显示基于梯度回归树的温度模型的预测效果最好,且通过与文献中模型的结果对比发现,梯度提升回归树温度模型的结果满足工程精度要求,该模型可以准确预测二氧化碳水合物的相平衡条件。在相平衡模型研究的基础上,本文基于核磁共振平台进行了在废弃天然气水合物藏中气体运移条件下二氧化碳封存实验。分析了不同二氧化碳流动压力、二氧化碳流动速度和流动方式等对二氧化碳水合物生成特性的影响。实验结果显示在水饱和废弃天然气水合物储层中,在二氧化碳气体流动过程中,孔隙水饱和度不是二氧化碳水合物生成的主要控制因素;二氧化碳气体流动压力是二氧化碳水合物生成的关键控制因素,本文中最优的流动压力为3.5 MPa;相对于流动过程,恒压过程更适合二氧化碳水合物生成。为了进一步综合评价废弃天然气水合物藏中二氧化碳封存效果,本文完成了在废弃天然气水合物藏中二氧化碳及其与氮气混合气封存实验,分析了不同二氧化碳与氮气浓度和恒压压力等对二氧化碳水合物生成特性的影响。研究发现在封存过程中,二氧化碳水合物并非同时在所有区域均匀生成;在有氮气存在的工况下,3.2 MPa和3.5 MPa对二氧化碳封存的影响近似,且均优于3.0 MPa;在纯二氧化碳的工况下,压力越高对二氧化碳封存影响越大,最优压力为3.5 MPa。在封存初期,氮气会加速二氧化碳水合物的生成;但从长远角度来看,纯二氧化碳更适于二氧化碳封存。
辛亚男[9]（2019）在《天然气水合物制备过程的复杂多相流传递过程研究》文中研究表明天然气水合物储运技术（NGH技术）亦称为天然气固化技术（GTS）,是利用水合物优秀的储气能力,将天然气由气态转化成固态水合物形式来储运,是一种本质安全的新型天然气储运技术,可望成为LNG或PNG技术的有效补充和替代技术,也因此引起了各方的关注和研究。现有研究大部分集中在实验室研究和理论计算,对水合物制备过程的传递特性及反应混合体系的多相流传递特性方面研究比较薄弱;对天然气水合物制备过程的多相流动与相际传递的认识,大多是经验性的,理论模型不多。鉴于水合物制备过程的复杂性及水合物技术工业应用的重要性,有必要进行放大规模的实验研究和数值模拟研究。水合物制造设备放大面临两个问题—气液混合和反应热的移除,因此围绕这两个问题,本文以促进多相反应体系的热质传递为核心,创新性地设计了一种新型水合物反应单元和混合换热方式制造天然气水合物;将CFD技术、颗粒动力学、群平衡模型、传热传质理论、水合物生成动力学理论、相平衡理论和多相流实验交叉结合,不仅利用实验直接测量,而且采用基于机理的简化模型和数值模拟分析天然气水合物制备过程多相系统的特征。主要研究的内容和创新点如下:1、创新性地提出一种内生力场下的水合物制备系统的设想。独创性的提出使用螺旋内槽管作为水合物反应单元管,在NGH制备反应器内使用反应管管外降液膜结合管内螺旋内槽的混合换热方式,促进体系的传热和传质过程。2、采用欧拉-欧拉-欧拉三流体模型结合颗粒动力学理论对新型螺旋内槽管内气液固三相流动状态进行了模拟研究,考察了不同流体表观流速、颗粒粒径、气泡大小下管内流体的流动状态和分布。结果表明,内槽管对流体的扰动使管内产生了复杂的二次流现象,加上气液固三相间的密度差,在产生的螺旋流和离心力的作用下,水合物和天然气在管中心位置聚集,同时管壁处的含量减小。二次流的存在使得各相界面快速更新与反应混合物的有效分离,促进水合物生成体系的传热和传质过程。3、采用CFD方法耦合PBM模型,考虑气泡在流动过程中的聚并和破碎对于流场及传质的影响,进而利用溶质渗透理论结合Kolmogorov各向同性湍流理论模拟计算出螺旋内槽管内不同温度压力、气液表观流速、气体组成下的液膜侧的气液传质系数kl。在温度一定的情况下,压力变化对于气液传质系数ki基本没有影响;同时在压力一定的情况下,随着温度的降低,气液传质系数ki减小;随着气液表观流速的增加,气液传质系数ki增大,管壁附近传质系数最大,而管中心的传质系数最小,数量级在10-5到10-4之间;而由于不同气体在水中的扩散系数的差别,导致不同气体组成下的气液传质系数kl也不同。4、使用CFD方法进行了螺旋内槽管内单相流（液相）及气液两相流过程中强化传热模拟。由于螺旋内槽管明显的二次流现象,提高了管内流体的湍流程度,同时根据场协同理论,二次流的产生增强了速度场与温度场之间的协同程度,大大提高了流体传热效率;螺旋内槽管具有强化传热的效果,不同条件下的管内Nu数随着雷诺数的增大而增大,同时螺旋内槽管内气液两相流的Nu数最大,单相流的Nu数其次,圆管单相流Nu数最小。设计了反应管外降膜式热交换器,并对其进行了计算,通过与传统管壳式换热器的对比,证明了降液膜流动的换热效果要远高于传统管壳式换热器;同时通过VOF方法模拟了降膜流动及换热过程,并进行了相互验证。5、基于Kashchiev和Firoozabadi的经典水合物成核和生长理论,将其体系从单组分-水系统扩展到本文的多组分气体（天然气）-水-SDS系统,同时结合经典结晶理论利用传质系数kl对水合物生长模型进行了修正,建立了适用于螺旋内槽管流动体系内天然气水合物生成动力学模型。将反应体系有效表面能作为唯一可调模型参数,考察了它对于天然气水合物成核和生长速率的影响,有效表面能越大,成核速率越小,而对于水合物生成驱动力和生长速率没有影响。6、搭建了由多管（螺旋内翅管）气—液鼓泡式反应结晶器构成的NGH制备中试反应器,在反应结晶器中使用降液膜结合管内螺旋内翅片的混合换热方式。使用设计的反应器进行了水合物生成实验研究,获得不同温度、压力及水泵循环流速下的储气量、气体消耗量及平均气体消耗速率。由结果可知,平均气体消耗速率随着压力的升高和温度的降低而增大,同时增大水泵的循环流速,可以相应的增大气体的消耗速率。通过建立的水合物生长模型与实验数据进行匹配,优化得到了不同条件下有效表面能。通过模型计算,获得反应时间内总的气体消耗量、平均气体消耗速率及气体消耗速率曲线,平均气体消耗速率结果表明模型与实验数据吻合良好。总体而言,天然气水合物的制备涉及极为复杂的气液固三相流传递过程。本文的研究仅对这一过程进行了初步的分析。然而CFD等技术与实验的结合可为进一步地设计和构造合理的反应结晶器提供理论指导,为大规模水合物制备提供可能。
王雪松[10]（2019）在《海洋天然气水合物相态性质实验测定与模拟研究》文中研究指明天然气被认为21世纪最具潜力的清洁能源之一,据估算全球天然气水合物含有的有机碳总量大约是全球探明化石能源的两倍,所以天然气水合物是继页岩气、煤层气、致密气之后最受国内外关注的潜在能源。海底储存有大量水合物,水合物区的甲烷渗漏对大气甲烷浓度的贡献非常大,并且甲烷气体对紫外线的吸收远远高于二氧化碳。虽然国内外已经有很多海洋天然气水合物试采成功的案例,但是海洋水合物的开采仍然存在很多不可控因素。温度、压力和溶液中电解质的浓度可以直接影响到气体的逸散,天然气水合物相态平衡性质的研究对海洋水合物的稳定性起到至关重要的作用。海水中含有大量电解质,已证实电解质能有效抑制水合物的生成或加速水合物的分解,因此海洋天然气水合物的开采可以充分利用海水中含有的电解质。因此本文在国家重点研发计划课题“海洋水合物固态流化测试新技术”（No.2016YFC0304008）的支持下,开展了不同电解质对天然气水合物生成条件的影响研究,取得了以下主要成果与认识:（1）通过文献调研,分析和总结了前期学者研究的水合物生成实验装置的特征,建立了一套新的水合物生成实验装置,该装置通过中间活塞和压力控制阀可以有效地控制系统压力,并且利用恒温箱还可以精准的控制反应釜的温度,同时该装置实现了可视化和气体溶解度的测量。（2）水合物生成实验研究表明不同电解质对水合物的生成有不同程度的影响,在相同质量分数下MgCl2、NaCl和CaCl2的抑制性依次减弱,但是三种电解质的抑制性能相差很小。与单一电解质相比,相同质量分数的混合电解质对水合物生成的抑制性介于中间。（3）甲烷气体溶解度实验研究表明在水合物生长阶段,温度和压力保持不变时甲烷在电解质溶液中的溶解度几乎保持恒定。相同温度、压力环境下电解质的浓度越大甲烷气体溶解度越小,气体在液相中溶解度随着温度的增加而增大,压力变化对甲烷气体溶解度的影响很小,并且温度对甲烷在电解质溶液中溶解度的影响远远大于压力的影响。（4）通过引入水的活度系数以及与温度、电解质浓度和分子量相关的修正参数将Chen-Guo模型和PR模型相结合,建立了天然气在多种电解质溶液中生成水合物的预测模型,此方法预测范围更广、精度更高。
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 研究目的及意义 |
| 1.3 相关领域国内外研究现状 |
| 1.3.1 气体水合物生成条件研究 |
| 1.3.2 管流体系水合物生成风险评估与管理研究 |
| 1.3.3 气体水合物生成防治策略研究 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 1.5 技术路线 |
| 1.6 创新点 |
| 第二章 火驱尾气物性预测模型的评价研究 |
| 2.1 尾气组成特征分析 |
| 2.2 状态方程 |
| 2.2.1 Soave-Redlich-Kwong方程 |
| 2.2.2 Peng-Robinson方程 |
| 2.2.3 Lee-Kesler-Plocker方程 |
| 2.2.4 GERG-2008 方程 |
| 2.2.5 Benedict-Webb-Rubin-Starling状态方程 |
| 2.3 火驱尾气物性参数预测模型的精度分析 |
| 2.3.1 气体密度预测模型的精度分析 |
| 2.3.2 压缩因子预测模型的精度分析 |
| 2.3.3 气体体积系数预测模型的精度分析 |
| 2.4 状态方程精度对比 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 尾气管线稳态流动水合物生成风险评价 |
| 3.1 火驱尾气水合物生成条件预测 |
| 3.1.1 Chen-Guo模型基本方程 |
| 3.1.2 水合物生成预测程序开发 |
| 3.2 基于SPRT的水合物生成风险评价方法 |
| 3.2.1 水合物生成极限状态方程 |
| 3.2.2 序贯概率比检验法及报警机制 |
| 3.3 仿真与验证 |
| 3.3.1 入口压力随机波动检验 |
| 3.3.2 入口温度随机波动检验 |
| 3.3.3 入口流量随机波动检验 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 停输再启动工况尾气管线风险特性分析 |
| 4.1 井口尾气水合物生成相态分析 |
| 4.2 OLGA软件概述 |
| 4.2.1 发展历史 |
| 4.2.2 基本模型 |
| 4.3 OLGA模型建立 |
| 4.4 停输工况 |
| 4.4.1 典型组分停输工况分析 |
| 4.4.2 非典型组分停输工况分析 |
| 4.5 再启动工况 |
| 4.5.1 典型组分再启动工况分析 |
| 4.5.2 非典型组分再启动工况分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 井口变工况风险特性分析与防治 |
| 5.1 井口尾气PTQ变化管道沿线风险分析 |
| 5.1.1 埋地管道风险分析 |
| 5.1.2 裸露管道风险分析 |
| 5.1.3 主要风险评估 |
| 5.2 尾气管线结冰与水合物防治对策 |
| 5.2.1 结冰防治方法分析 |
| 5.2.2 水合物防治方法分析 |
| 5.3 自控电伴热集气防冻工艺 |
| 5.3.1 工艺描述 |
| 5.3.2 实例模拟效果 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间参加科研情况及获得的学术成果 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 天然气水合物储运技术 |
| 1.2.1 水合物生成机理 |
| 1.2.2 水合物快速生成技术 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 2 基于集成学习算法的水合物相平衡模型研究 |
| 2.1 方法原理 |
| 2.1.1 梯度提升决策树 |
| 2.1.2 随机森林 |
| 2.1.3 自动化机器学习 |
| 2.2 数据库构建与模型检验 |
| 2.2.1 数据库来源与模型评估指标 |
| 2.2.2 模型检验 |
| 2.3 水合物相平衡模型 |
| 2.3.1 水合物相平衡温度计算模型 |
| 2.3.2 模型比较 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 不同气液比下四氢呋喃—甲烷水合物生成特性研究 |
| 3.1 实验装置与数据分析方法 |
| 3.1.1 实验装置与步骤 |
| 3.1.2 数据分析方法 |
| 3.2 四氢呋喃—甲烷水合物生成可视化研究 |
| 3.3 四氢呋喃—甲烷水合物动力学研究 |
| 3.3.1 四氢呋喃—甲烷水合物相平衡预测 |
| 3.3.2 四氢呋喃—甲烷水合物生成动力学特性 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 四氢呋喃—甲烷水合物空间赋存状态研究 |
| 4.1 实验装置与方案设计 |
| 4.1.1 实验装置 |
| 4.1.2 实验方案 |
| 4.2 不同注气模式下四氢呋喃—甲烷水合物空间分布规律研究 |
| 4.2.1 多次注气模式下水合物空间分布特性 |
| 4.2.2 恒压注气模式下水合物空间分布特性 |
| 4.3 四氢呋喃—甲烷水合物空间生长调控研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究的背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 天然气水合物预测研究现状 |
| 1.2.2 井下节流工艺研究现状 |
| 1.2.3 天然气井临界携液研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 1.4 创新点 |
| 1.5 技术路线 |
| 第二章 高含水气井天然气水合物生成预测研究 |
| 2.1 天然气水合物性质 |
| 2.1.1 天然气水合物基本概念 |
| 2.1.2 天然气水合物生成机理 |
| 2.2 天然气水合物预测方法 |
| 2.2.1 图解法 |
| 2.2.2 经验公式法 |
| 2.2.3 统计热力学法 |
| 2.3 天然气水合物预测算例 |
| 2.4 含水量变化对天然气水合物形成的影响 |
| 2.4.1 考虑含水量的天然气水合物预测模型 |
| 2.4.2 含水量对天然气水合物生成的影响分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 高含水气井井筒压力温度耦合分布预测研究 |
| 3.1 单相气井井筒温度压力耦合分布预测模型 |
| 3.2 高含水气井井筒压力温度耦合分布预测模型 |
| 3.2.1 高含水气井气液两相管流模型的建立 |
| 3.3 气井压力温度实例计算 |
| 3.3.1 井筒温度压力场模型计算对比 |
| 3.3.2 模型误差分析 |
| 3.4 气井压力温度敏感性分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 高含水气井井下节流模型建立及参数分析 |
| 4.1 井下节流机理 |
| 4.1.1 井下节流热力学分析 |
| 4.1.2 井下节流临界流动条件 |
| 4.2 单相气井井下节流压力温度求解 |
| 4.2.1 单相气井节流压降计算 |
| 4.2.2 单相气井节流温降计算 |
| 4.3 高含水气井井下节流压力温度求解 |
| 4.3.1 高含水气井节流压降计算 |
| 4.3.2 高含水气井节流温降计算 |
| 4.4 井下节流下入参数预测 |
| 4.4.1 井下节流嘴直径计算 |
| 4.4.2 井下节流器最小下入深度计算 |
| 4.5 气井节流压降温降实例分析 |
| 4.6 井下节流数值模拟 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 高含水气井井下节流对气井携液能力影响分析 |
| 5.1 高含水气井携液机理 |
| 5.2 高含水气井临界携液流量计算模型 |
| 5.2.1 考虑含水量的气液两相管流模型 |
| 5.2.2 气井临界携液流量变化规律 |
| 5.3 高含水天然气井临界携液分析 |
| 5.3.1 温度及压力对高含水气井临界携液影响 |
| 5.3.2 高含水气井临界携液流量敏感性分析 |
| 5.4 节流工况下高含水天然气井临界携液分析 |
| 5.4.1 高含水天然气节流工况下液滴模型 |
| 5.4.2 节流工况下高含水天然气井临界携液敏感性分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论及展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 工程概况 |
| 1.2 主要研究内容及研究目标 |
| 1.3 国内外发展现状 |
| 1.4 关键技术问题 |
| 1.5 研究方法及技术路线 |
| 第二章 资料调研与模拟计算方法确定 |
| 2.1 资料采集清单 |
| 2.2 模拟分析方法 |
| 2.2.1 模拟分析软件 |
| 2.2.2 物性及热力学模型 |
| 2.2.3 水力学模型 |
| 2.2.4 水合物生成条件预测模型 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 苏南集输管网系统模拟仿真模型研究 |
| 3.1 模拟基础数据信息 |
| 3.1.1 集输总工艺流程 |
| 3.1.2 集输管网结构数据 |
| 3.1.3 井流物组分数据 |
| 3.1.4 井站生产数据 |
| 3.1.5 其它数据 |
| 3.2 管网模拟模型搭建 |
| 3.3 管网模拟模型调试及验证 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 苏南集输管网节点压力分析与预测 |
| 4.1 不同生产时期管网节点压力分析 |
| 4.2 冬季高峰期管网节点压力预测与分析 |
| 4.3 冬季高峰期管网系统水合物预测与分析 |
| 4.3.1 管网节点水合物模拟计算 |
| 4.3.2 干支管内水合物模拟计算 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 集输管网压力损失分析及措施研究 |
| 5.1 集输管道压降损失模拟计算 |
| 5.2 集输管道携液运行气量研究 |
| 5.2.1 管内流体流型判断 |
| 5.2.2 管道持液率和总持液量计算 |
| 5.2.3 携液运行气量分析 |
| 5.3 集输干线、干管清管时机确定 |
| 5.3.1 清管周期的影响因素 |
| 5.3.2 管道清管时机的确定 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论及优化建议 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间参加科研情况及获得的学术成果 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究目的及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 本课题研究的主要内容 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 2 井下节流技术概述 |
| 2.1 水合物生成条件预测 |
| 2.2 气井井下节流简介 |
| 2.3 流体节流的临界流动条件 |
| 2.4 两种节流方式的对比 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 节流器结构设计与计算 |
| 3.1 节流器方案设计 |
| 3.1.1 节流器的分类 |
| 3.1.2 预置式节流器方案设计 |
| 3.2 预置式节流器配套工具设计 |
| 3.2.1 工作筒 |
| 3.2.2 投送工具 |
| 3.2.3 打捞工具 |
| 3.3 节流器工程设计图 |
| 3.4 预置式井下节流器的工作过程 |
| 3.4.1 投送工作过程 |
| 3.4.2 打捞工作过程 |
| 3.4.3 打掉气嘴及防砂罩工作过程 |
| 3.5 主要零件设计与强度分析 |
| 3.5.1 气嘴设计 |
| 3.5.2 锁块设计计算 |
| 3.5.3 节流器连接件的计算 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 井下节流工艺设计 |
| 4.1 井下节流机理 |
| 4.1.1 气井流入动态模型 |
| 4.1.2 气井井筒压力、温度模型 |
| 4.1.3 节流降压、降温模型 |
| 4.2 井下节流参数计算 |
| 4.2.1 最小下入深度确定 |
| 4.2.2 气嘴内径的确定 |
| 4.3 节流参数对生产的影响分析 |
| 4.3.1 PIPESIM简介 |
| 4.3.2 PIPESIM与理论计算结果对比 |
| 4.3.3 PIPESIM建模与运算 |
| 4.3.4 节流参数分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 气井井下节流数值分析 |
| 5.1 计算流体动力学的简介 |
| 5.2 CFD模型的建立 |
| 5.3 节流过程的CFD分析 |
| 5.4 气嘴尺寸的确定 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间主要研究成果 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 创新点摘要 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究综述 |
| 1.2.1 天然气水合物勘探开发研究进展 |
| 1.2.2 天然气水合物生成及抑制研究进展 |
| 1.2.3 含固体颗粒多相流研究进展 |
| 1.3 天然气水合物降压开采法流道特征 |
| 1.4 论文研究内容 |
| 1.5 技术路线 |
| 第二章 水合物生成条件及防治保障技术研究 |
| 2.1 天然气水合物生成及抑制计算模型 |
| 2.2 模型验证 |
| 2.3 天然气水合物颗粒生成条件 |
| 2.3.1 组分条件 |
| 2.3.2 温压条件 |
| 2.3.3 临界含水量 |
| 2.4 天然气水合物防治及流动保障技术研究 |
| 2.4.1 气体组分及含量 |
| 2.4.2 单组分醇类对水合物生成抑制研究 |
| 2.4.3 复合双组分醇类对水合物生成抑制研究 |
| 2.4.4 单组分与复合双组分醇类抑制剂性能对比 |
| 2.4.5 单组分盐类对水合物生成抑制研究 |
| 2.4.6 复合双组分盐类对水合物生成抑制研究 |
| 2.4.7 单组分与复合双组分无机盐抑制剂性能对比 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 水合物开采微米级砂粒运移实验研究 |
| 3.1 实验材料 |
| 3.2 实验仪器及功能控制方法 |
| 3.2.1 实验仪器 |
| 3.2.2 设备功能控制方法 |
| 3.3 水合物开采水流通道中微米级砂粒运移实验 |
| 3.3.1 微米级砂粒运移实验内容 |
| 3.3.2 井筒内微米级砂粒体积分数测量方法 |
| 3.3.3 微米级砂粒运移实验步骤 |
| 3.4 水合物开采水流通道中微米级砂粒运移结果及分析 |
| 3.4.1 微米级砂粒运移实验现象 |
| 3.4.2 砂沉积浓度比定义 |
| 3.4.3 单因素分析 |
| 3.4.4 微米级砂粒运移模型建立及优选 |
| 3.4.5 模型误差分析 |
| 3.5 微米级砂粒运移软件编制 |
| 3.6 颗粒运移对比 |
| 3.6.1 微米级砂粒与岩屑颗粒运移对比 |
| 3.6.2 微米级砂粒运移与常规油气开采砂粒运移对比 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 微米级砂粒沉积高度预测及砂床重启研究 |
| 4.1 水合物开采微米级砂粒沉积实验内容和步骤 |
| 4.1.1 微米级砂粒沉积实验内容 |
| 4.1.2 微米级砂床高度测量方法 |
| 4.1.3 微米级砂粒沉积实验步骤 |
| 4.2 水合物开采微米级砂粒沉积实验结果及分析 |
| 4.2.1 变量分析及无量纲化 |
| 4.2.2 单因素分析 |
| 4.2.3 微米级砂粒沉积高度预测模型建立及优选 |
| 4.2.4 模型误差分析 |
| 4.3 微米级砂粒启动力学模型 |
| 4.3.1 砂床中微米级砂粒分布 |
| 4.3.2 微米级砂粒力学分析 |
| 4.3.3 微米级砂粒启动模型 |
| 4.3.4 启动流速分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 水合物开采复杂井段内微米级砂粒运移数值模拟研究 |
| 5.1 数值模拟控制方程与模拟条件 |
| 5.1.1 C形-螺旋形井段三维模型 |
| 5.1.2 变径井段三维模型 |
| 5.1.3 数值模拟初始条件与边界条件 |
| 5.1.4 数值模拟控制方程与求解 |
| 5.2 C形-螺旋形井段数值模拟结果与讨论 |
| 5.2.1 C形-螺旋形井段沉积特征 |
| 5.2.2 C形-螺旋形井段微米级砂粒临界不沉积流速 |
| 5.2.3 C形-螺旋形井段体积浓度预测模型 |
| 5.3 变径井段数值模拟结果与讨论 |
| 5.3.1 变径井段微米级砂粒沉积特征 |
| 5.3.2 变径井段微米级砂粒临界不沉积流速 |
| 5.3.3 变径井段微米级砂粒浓度预测模型 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 含水合物-砂-水-气多相流动理论模型 |
| 6.1 多相流流动控制方程的建立 |
| 6.1.1 连续性方程 |
| 6.1.2 动量方程 |
| 6.1.3 能量方程 |
| 6.1.4 多相流动辅助方程 |
| 6.2 多相流动方程的求解 |
| 6.2.1 多相流动方程定解条件 |
| 6.2.2 数值迭代格式 |
| 6.2.3 求解流程和求解步骤 |
| 6.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表论文及科研情况 |
| 致谢 |
| 附录 |
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 气主导体系水合物沉积机理研究进展 |
| 1.2.2 气主导体系水合物沉积研究发展方向 |
| 1.3 本文主要研究思路及研究内容 |
| 1.3.1 主要研究思路 |
| 1.3.2 主要研究内容 |
| 2 管输体系中水合物的颗粒动力学研究 |
| 2.1 颗粒动力学 |
| 2.1.1 颗粒相温度 |
| 2.1.2 颗粒相压降梯度 |
| 2.2 水合物颗粒受力动力学分析 |
| 2.2.1 重力和浮力 |
| 2.2.2 惯性力 |
| 2.2.3 压力梯度力 |
| 2.2.4 阻力 |
| 2.2.5 虚假质量力 |
| 2.2.6 Basset力 |
| 2.2.7 粘附力 |
| 2.2.8 升力 |
| 2.3 水合物颗粒管壁沉积动力学分析 |
| 2.3.1 水合物颗粒管壁粘附模型 |
| 2.3.2 水合物颗粒运移沉降模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 天然气集输管道水合物生成与沉积预测 |
| 3.1 集输管道的压力温度分布预测及天然气水合物生成预测 |
| 3.2 管道内天然气水合物生成判断及位置预测 |
| 3.3 管道内天然气水合物颗粒沉积堵塞判定与计算 |
| 3.3.1 管道内水合物颗粒受力特性 |
| 3.3.2 管道内水合物颗粒发生沉积的过程 |
| 3.3.3 水合物沉积的影响因素 |
| 3.3.4 水合物颗粒发生沉积的条件 |
| 3.3.5 管道内水合物颗粒沉积速度计算 |
| 3.3.6 水合物颗粒沉积距离计算 |
| 3.4 集输管道天然气水合物沉积工程实例分析 |
| 3.4.1 气源气质组成 |
| 3.4.2 集输管道压力温度分布预测 |
| 3.4.3 集输管道内水合物生成压力温度分布预测 |
| 3.4.4 集输管道内水合物生成位置预测 |
| 3.4.5 管道内水合物沉积判定 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 直管内天然气水合物沉积特性数值模拟研究 |
| 4.1 数值模型 |
| 4.1.1 几何模型 |
| 4.1.2 多相流模型 |
| 4.1.3 湍流模型 |
| 4.1.4 种群平衡PBM模型 |
| 4.1.5 模型求解 |
| 4.2 模拟设计工况 |
| 4.3 实验验证 |
| 4.4 结果与讨论 |
| 4.4.1 不同管输流速对直管内水合物沉积的影响 |
| 4.4.2 水合物体积分数对直管内水合物沉积的影响 |
| 4.4.3 水合物形成粒径对直管内水合物沉积的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 弯管内天然气水合物沉积特性数值模拟研究 |
| 5.1 计算模型 |
| 5.1.1 多相流模型 |
| 5.1.2 离散相模型 |
| 5.1.3 管壁颗粒壁捕捉模型 |
| 5.1.4 湍流模型 |
| 5.2 模型建立 |
| 5.2.1 几何模型 |
| 5.2.2 模型参数 |
| 5.2.3 边界条件 |
| 5.3 网格独立性检验 |
| 5.4 结果和讨论 |
| 5.4.1 R/D比对弯管内水合物沉积的影响 |
| 5.4.2 流速对弯管内水合物沉积的影响 |
| 5.4.3 水合物形成粒径对弯管内水合物沉积的影响 |
| 5.4.4 含水率对弯管内水合物沉积的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论与建议 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 建议 |
| 符号说明 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录 |
| 攻读硕士学位期间参与的科研项目情况 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 二氧化碳捕集与封存技术 |
| 1.1.1 二氧化碳捕集技术 |
| 1.1.2 二氧化碳封存技术 |
| 1.2 水合物法二氧化碳封存 |
| 1.2.1 气体水合物简介 |
| 1.2.2 水合物藏中二氧化碳封存 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 2 基于机器学习算法的水合物相平衡模型研究 |
| 2.1 算法介绍 |
| 2.1.1 神经网络模型 |
| 2.1.2 梯度提升回归树 |
| 2.2 实验数据来源与模型评估指标 |
| 2.2.1 实验数据来源 |
| 2.2.2 模型评估指标 |
| 2.3 水合物相平衡模型 |
| 2.3.1 水合物相平衡压力计算模型 |
| 2.3.2 水合物相平衡温度计算模型 |
| 2.3.3 梯度提升回归树温度计算模型优势分析 |
| 2.3.4 二氧化碳水合物相平衡条件预测 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 气体运移条件下废弃天然气水合物藏内二氧化碳封存研究 |
| 3.1 实验装置、材料与方法 |
| 3.2 水合物饱和度计算 |
| 3.2.1 甲烷水合物饱和度计算 |
| 3.2.2 二氧化碳水合物饱和度计算 |
| 3.3 废弃天然气水合物藏二氧化碳封存特性研究 |
| 3.3.1 典型实验过程分析 |
| 3.3.2 甲烷水合物生成特性 |
| 3.3.3 多因素对二氧化碳水合物生成的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 废弃天然气水合物藏内二氧化碳及其与氮气混合气封存研究 |
| 4.1 实验装置、材料与方法 |
| 4.2 评价指标计算 |
| 4.2.1 甲烷水合物饱和度计算 |
| 4.2.2 二氧化碳水合物饱和度计算 |
| 4.2.3 二氧化碳封存密度计算 |
| 4.2.4 孔隙水转化率计算 |
| 4.3 二氧化碳及其与氮气混合气封存研究 |
| 4.3.1 典型二氧化碳封存过程 |
| 4.3.2 多因素对二氧化碳水合物生成的影响 |
| 4.3.3 多因素对二氧化碳封存密度的影响 |
| 4.3.4 多因素对孔隙水转化率的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
| 学位论文数据集 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 气体水合物概述 |
| 1.2.1 水合物的性质 |
| 1.2.2 水合物自保护效应 |
| 1.3 水合物相平衡研究 |
| 1.3.1 实验研究 |
| 1.3.2 热力学模型研究 |
| 1.4 水合物生成动力学研究现状 |
| 1.4.1 水合物成核研究 |
| 1.4.2 生长动力学模型研究 |
| 1.5 水合物生成强化研究 |
| 1.5.1 化学强化方法 |
| 1.5.2 物理强化方法 |
| 1.6 反应器设计思考及相关问题 |
| 1.7 研究设想提出及研究思路 |
| 1.8 本文研究内容 |
| 第二章 螺旋内槽管内多相流流动及传质特性数值模拟研究 |
| 2.1 螺旋内槽管内气液固三相流数值模拟研究 |
| 2.1.1 引言 |
| 2.1.2 螺旋内槽管物理模型 |
| 2.1.3 数学模型的建立 |
| 2.1.4 结果与讨论 |
| 2.1.5 小结 |
| 2.2 螺旋内槽反应单元管内气液传质模拟研究 |
| 2.2.1 引言 |
| 2.2.2 CFD-PBM模型建立 |
| 2.2.3 物性及模拟参数 |
| 2.2.4 结果与讨论 |
| 2.2.5 小结 |
| 第三章 降膜和螺旋内槽混合强化传热数值模拟 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 螺旋内槽管管内强化传热数值模拟 |
| 3.2.1 物理模型 |
| 3.2.2 数学模型 |
| 3.2.3 结果与讨论 |
| 3.2.4 小结 |
| 3.3 降膜流动及传热研究 |
| 3.3.1 管外降膜装置设计 |
| 3.3.2 降膜参数计算 |
| 3.3.3 降膜流动与传热的CFD模拟 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 水合物生成动力学计算 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 螺旋内槽管流动体系内天然气水合物生成动力学模型 |
| 4.2.1 天然气水合物的生成条件模型 |
| 4.2.2 天然气水合物平衡组成的计算 |
| 4.2.3 水合物生成过程驱动力 |
| 4.2.4 水合物成核速率模型 |
| 4.2.5 生长速率模型 |
| 4.2.6 管道内气体消耗速率模型 |
| 4.3 结果分析与讨论 |
| 4.3.1 水合物生成条件及组成分析 |
| 4.3.2 水合物动力学参数 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 水合物中试系统搭建及实验研究 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 系统简介 |
| 5.2.1 设备的设计与选择 |
| 5.2.2 测试系统及其误差分析 |
| 5.2.3 现场实验设备照片 |
| 5.2.4 反应器设备强度校核计算 |
| 5.3 水合物生成实验研究 |
| 5.3.1 实验材料 |
| 5.3.2 实验数据处理 |
| 5.3.3 实验条件和步骤 |
| 5.3.4 实验结果与讨论 |
| 5.3.5 生成动力学模型有效性验证 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 本文总结与建议 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 建议 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 致谢 |
| 研究成果及发表的学术论文 |
| 作者和导师简介 |
| 附件 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究目的和意义 |
| 1.2 海洋天然气水合物 |
| 1.2.1 天然气水合物概述 |
| 1.2.2 海洋天然气水合物研究的重要性以及探测方法 |
| 1.2.3 海洋天然气水合物的分布和成藏条件 |
| 1.2.4 天然气溶解度的研究意义 |
| 1.3 天然气水合物研究历史 |
| 1.3.1 国内外天然气水合物研究现状 |
| 1.3.2 国内外天然气溶解度研究现状 |
| 1.4 本文的研究内容和技术路线 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 1.5 主要创新点 |
| 第2章 实验测定装置和方法的建立 |
| 2.1 天然气水合物生成与溶解度实验装置的建立 |
| 2.1.1 国内外水合物生成实验装置现状 |
| 2.1.2 本研究建立的实验测定装置 |
| 2.2 实验流程 |
| 2.3 实验方法与步骤 |
| 2.4 装置可行性验证 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 天然气水合物生成条件实验测定 |
| 3.1 实验所需材料 |
| 3.2 温度传感器误差的修正 |
| 3.3 实验测试过程 |
| 3.4 水合物生成实验的结果与分析 |
| 3.5 水合物生成过程中甲烷气体溶解度的实验测定 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 天然气水合物生成条件预测模型建立 |
| 4.1 海洋天然气水合物储存条件和生成条件影响因素 |
| 4.1.1 海洋天然气水合物储存条件 |
| 4.1.2 天然气水合物生成过程以及影响因素 |
| 4.2 影响气体溶解度的因素 |
| 4.3 天然气水合物生成条件预测模型建立 |
| 4.4 水合物生成条件模拟预测与分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 结论与建议 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 建议 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 攻读硕士期间发表的论文 |
