天然气水合物降压分解模拟：多孔介质中的数值研究

"多孔介质中天然气水合物降压分解有限元模拟 (2009年)" 这篇2009年的论文主要探讨了在多孔介质中天然气水合物通过降压方法进行分解的模拟研究。天然气水合物是一种由天然气分子与水分子形成的笼状结构，通常存在于海底或地下的低温高压环境中。由于其巨大的潜在能源价值，对水合物的开采和分解机制的研究至关重要。 论文基于多孔介质中水合物分解的动力学、传热理论以及气、水两相流理论，构建了一个包含水合物、气体和水分三相的数学模型。这个模型考虑了水合物分解过程中渗透率和有效孔隙度的变化，这对于理解水合物分解对岩石物理性质的影响非常关键。通过有限元方法，作者开发并验证了一个数值模拟程序，用于分析水合物分解过程中的各种物理量变化。 在模拟过程中，研究者关注了压力、温度、水合物饱和度、有效孔隙度以及气、水相渗流速度的空间分布和时间演变。他们发现水合物分解会导致有效孔隙度和渗透率显著增加，这是一个对提高后续气体流动至关重要的因素。同时，分解过程是一个吸热过程，这导致分解前沿区域的温度明显降低。 论文还揭示了环境温度和出口压力对水合物分解速率和产气速率的影响。提高环境温度可以加快分解和产气速率，但同时也会增加系统压力，这可能会抑制产气速率。因此，温度和出口压力被确认为影响水合物降压分解过程的两个重要因素。 此外，模拟结果还提供了分解前沿的位置以及随时间的累积产气量变化规律，这些信息对于优化水合物开采策略具有指导意义。通过这样的数值模拟，科研人员能够更好地预测和控制水合物分解过程，从而提高开采效率和安全性。 关键词涵盖了天然气水合物、分解、降压法、有限元法和数值模拟，这些关键词反映了研究的核心内容和技术手段。这篇论文为天然气水合物的开采提供了理论基础和计算工具，对于推动这一领域的科技进步具有重要意义。