一种水合物开采过程中动态显热的分析方法技术

本发明专利技术公开一种水合物开采过程中动态显热的分析方法，属于服务天然气水合物资源开发的模拟研究领域，利用沉积物样品在高压反应釜内合成液相水

【技术实现步骤摘要】
一种水合物开采过程中动态显热的分析方法


[0001]本专利技术属于服务天然气水合物资源开发的模拟研究领域，具体涉及一种水合物开采过程中动态显热的分析方法
。

技术介绍

[0002]天然气水合物的降压分解过程通常被分为降压与恒压两个阶段，不同的时期，水合物分解的“热驱动”不同
。
在水合物的降压阶段，体系压力从原位压力降至目标开采压力值，过程中储层温度逐渐下降，气体产出速率通常较高
。
在压力降至分解压力时，温度也随之降至最低点，此时，体系再次建立全新的平衡
。
这期间水合物发生分解的降压驱动力，本质是全新平衡的储层状态与储层原位状态温度差所产生的储层显热
。
体系压力下降仅为表象，背后显热变化才是根本动力源头
。
在恒压分解阶段，因储层已降至最低温度，储层由降压驱动产生的储层显热消耗殆尽
。
在这一阶段，水合物仅通过分解区域上下覆层或周围远端储层的传导热作为水合物持续分解的热动力
。
[0003]目前，关于水合物降压开采的重点主要集中在热传导作用方面，对水合物分解显热供给阶段的分析较少
。
一方面是由于反应釜尺寸的客观限制导致，另一方面，在对储层显热的关注中，多局限于储层沉积物格架，认为储层显热仅为沉积物供给
。
但实际上，在水合物分解过程中，特别是降压的第一阶段
——
压力下降阶段，储层内水合物尚未完全分解，并且储层孔隙内流体也未被完全采出，此时未分解的水合物相与未采出的液相同样也能作为显热的有效组成部分供给水合物分解
。
但也需要注意的是，此时的水合物相和液相均是随着开采进行而不断变化的，因此，针对这种设计相态不断变化的两相，如何提出一种综合的动态显热量化方法，对进一步探索水合物降压分解的显热作用机理研究至关重要
。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有技术中对水合物分解显热供给分析存在的缺陷，提出一种水合物开采过程中动态显热的分析方法，考虑水合物分解过程中沉积物
、
水合物和水多相动态变化时储层的综合显热计算模式，为指导水合物开发过程中气体产出与综合显热作用研究提供可能
。
[0005]本专利技术是采用以下的技术方案实现的：一种水合物开采过程中动态显热的分析方法，包括以下步骤：
[0006]步骤
A、
确定沉积物样品的密度
ρ
s
；
[0007](1)
在离心管内加入
V
y0
去离子水，并利用高精度电子秤称量一定量干燥的沉积物样品，利用移液枪枪头向离心管内垂直
、
缓慢加入沉积物样品，边加入边小幅度震荡，待去离子水液面上升至刻度
V
y0
+V
Δ
y
时，记录此时注入的沉积物样品重量
m
s1
；
[0008](2)
静置离心管
24
小时以上，再称量一定量沉积物样品，同样借助移液枪枪头，继续加入沉积物样品至液面达
V
y0
+2V
Δ
y
刻度，记录第二次注入的沉积物样品质量
m
s2
，则沉积物样品的密度
[0009]步骤
B、
利用沉积物样品在高压反应釜内合成液相水
、
水合物和气相共存的稳定多相含水合物体系，并对该稳定多相含水合物体系以恒定压力
P
w0
进行降压扰动，确定任意时刻
t
体系的综合显热；
[0010]任意时刻
t
时，合成高压反应釜内液相
m
wt
、
水合物相
m
ht
和气相
n
gt
的含量分别为：
[0011]m
wt
＝
ρ
w
V
w0
+108x_mol
‑
m
wp
[0012]m
ht
＝
n
h0
M
h
‑
M
h
x_mol
[0013]n
gt
＝
n
g0
+n
disg0
+x_mol
‑
n
gasp
‑
m
wp
S
disgpt
‑
m
wt
S
disgt
[0014]体系的综合显热供给量为：
[0015][0016]m
h0
＝
n
h0
M
h
,m
w0
＝
ρ
w
V
w0
[0017]其中，
C
pn
为对应相的比热容，
n
为相态的标识符，
s
代表沉积物相，
n
＝
ω
时对应体系内的液相，
n
＝
h
时对应的水合物相，
C
ps
为沉积物相的比热容；
x_mol
为从分解到
t
时刻时对应水合物分解量，
m
wp
为任意时刻
t
时水合物分解过程中分解水计量系统计量到的产水量，
n
gasp
为水合物分解过程中任意时刻
t
对应的分解水计量系统和水合物分解过程中气体收集与计量系统累计的游离气的产出量，
S
disgpt
和
S
disgt
分别为在
T
t
、P
t
条件下分解水计量系统与水合物合成反应釜各自所对应的甲烷溶解度
。V
w0
、n
h0
与
n
g0
分别为稳定多相含水合物体系液相水体积
、
水合物的摩尔量与气体的摩尔量，
ρ
w
与
M
h
分别为液相密度和水合物的摩尔质量，
T
in_situ
与
P
in_situ
为稳定体系最终的温度与压力，
m
s0
为高压反应釜中加入的沉积物样品质量，
n
disg0
为稳定体系内溶解甲烷气的含量；
[0018]步骤
C、
动态显热分析：
[0019](1)
确定压力为
P
in_situ
的稳定多相含水合物体系，在降压分解的任意本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种水合物开采过程中动态显热的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤
A、
确定沉积物样品的密度
ρ
s
；步骤
B、
利用沉积物样品在高压反应釜内合成液相水
、
水合物和气相共存的稳定多相含水合物体系，并对该稳定多相含水合物体系以恒定压力
P
w0
进行降压扰动，确定任意时刻
t
体系的综合显热；任意时刻
t
时，高压反应釜内液相
m
wt
、
水合物相
m
ht
和气相
n
gt
的含量分别为：
m
wt
＝
ρ
w
V
w0
+108x_mol
‑
m
wp
m
ht
＝
n
h0
M
h
‑
M
h
x_moln
gt
＝
n
g0
+n
disg0
+x_mol
‑
n
gasp
‑
m
wp
S
disgpt
‑
m
wt
S
disgt
体系的综合显热供给量为：
Δ
Q
＝
C
ps
m
s0
(T
in_situ
‑
T
t
)+∫[C
pn
(m
n0
‑
m
nt
)dT
t
]n
＝
ω
，
hm
h0
＝
n
ho
M
h
，
m
w0
＝
ρ
w
V
w0
其中，
C
pn
为对应相的比热容，
n
为相态的标识符，
s
代表沉积物相，
n
＝
ω
时对应体系内的液相，
n
＝
h
时对应的水合物相，
C
ps
为沉积物相的比热容；
x_mol
为从分解到
t
时刻时对应水合物分解量，
m
wp
为任意时刻
t
时水合物分解过程中分解水计量系统计量到的产水量，
n
gasp
为水合物分解过程中任意时刻
t
对应的分解水计量系统和水合物分解过程中气体收集与计量系统累计的游离气的产出量，
S
disgpt
和
S
disgt
分别为在
T
t
、P
t
条件下分解水计量系统与水合物合成反应釜各自所对应的甲烷溶解度
。V
w0
、n
h0
与
n
g0
分别为稳定多相含水合物体系液相水体积
、
水合物的摩尔量与气体的摩尔量，
ρ
w
与
M
h
分别为液相密度和水合物的摩尔质量，
T
in_sit
与
P
in_situ
为稳定体系最终的温度与压力，
m
s0
为高压反应釜中加入的沉积物样品质量，
n
disg0
为稳定体系内溶解甲烷气的含量；步骤
C、
动态显热分析：
(1)
确定压力为
P
in_situ
的稳定多相含水合物体系，在降压分解的任意时刻
t
时，水合物的分解热焓：
Δ
E
＝
(456.22
‑
0.134T
t
)(m
h0
‑
m
ht
)(2)
稳定多相含水合物体系由
P
in_situ

【专利技术属性】
技术研发人员：黄丽，吴能友，孙建业，郝锡荦，卜庆涛，孟庆国，殷振元，曾思雨，
申请(专利权)人：青岛海洋科技中心，
类型：发明
国别省市：