天然气水合物开发模拟实验装置评价与最优化研究

【摘要】：天然气水合物是一种备受世界各国关注的新能源。目前国内外天然气水合物研究主要是室内的物性测试和开发模拟实验研究。因此，天然气水合物开发模拟实验装置的研究对将来更加深入广泛的开展天然气水合物研究具有重要意义。 本课题大量查阅了天然气水合物开发实验装置和测试技术的国内外最新资料，基于已掌握的机械、电子、信息、传感器及相关测试技术，通过分类与比较研究，弄清了目前国内外天然气水合物开发实验仪器与测试技术的发展水平。研究表明，国内外现有的天然气水合物开采方法可分为传统开采法和新型开采法两类，传统开采方法包括降压法、热激发法和化学试剂法，新型开采方法包括CO2置换法、压裂法、固体开采法和混合法。通过对不同类型开采方法的天然气水合物开发模拟实验装置的资料进行详细分析，研究了天然气水合物不同开采方法的试验技术，完成了对现有天然气水合物开发模拟实验技术的综合评价。 根据天然气水合物开采模拟实验装置的特点和发展趋势，提出了天然气水合物开采模拟实验装置的优化设计方案，以此可作为天然气水合物研究课题设计和实验室建设的重要参考依据。优化设计的天然气水合物CO2置换模拟实验装置，详细分析了它的模块结构和功能以及实验流程。本装置的主要功能是模拟CO2气态、液态和乳化液态置换反应的实验，其设计优点是可对强化置换开采方法CO2乳化液置换法进行详细全面的实验研究，为实际应用提供理论数据。 本研究成果为深入广泛的开展天然气水合物研究进行的课题设计、仪器设计和实验室建设奠定基础，从而把我国天然气水合物实验测试技术水平推进到世界先进水平。因此，对天然气水合物开发模拟实验装置的研究不仅具有重要的科学价值，同时具有重要的工程应用价值。 【关键词】：天然气水合物 开采方法 模拟实验 实验模型 优化设计
【学位授予单位】：中国石油大学（华东）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TE319
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 课题研究的目的和意义10-11
• 1.2 国内外 NGH 开发模拟实验装置现状11-12
• 1.3 课题主要研究内容12-13
• 1.3.1 研究目标12-13
• 1.3.2 研究内容13
• 1.3.3 技术路线13
• 1.4 论文组织结构13-15
• 第2章 天然气水合物简介15-21
• 2.1 天然气水合物结构和性质15-18
• 2.1.1 天然气水合物结构15-16
• 2.1.2 热力学性质16-17
• 2.1.3 动力学性质17-18
• 2.2 NGH 开发技术的发展18-21
• 2.2.1 实验室模拟技术19
• 2.2.2 开采技术19-21
• 第3章 天然气水合物开采方法探讨21-30
• 3.1 概述21-22
• 3.2 热激发法22-23
• 3.3 降压法23-24
• 3.4 化学试剂法24-25
• 3.5 CO2置换开采法25-26
• 3.6 压裂开采法26
• 3.7 固体开采法26-28
• 3.8 混合开采法28-30
• 第4章 天然气水合物开发模拟实验技术30-71
• 4.1 概述30-31
• 4.2 降压法开发模拟实验装置31-47
• 4.2.1 国内主要实验装置31-40
• 4.2.2 国外主要实验装置40-47
• 4.3 热激发法开发模拟实验装置47-54
• 4.3.1 注热开发实验装置47-51
• 4.3.2 微波作用实验装置51-54
• 4.4 注化学试剂开发模拟实验装置54-56
• 4.5 CO2置换法开发模拟实验装置56-61
• 4.6 超声波作用61-64
• 4.7 综合性典型实验装置64-69
• 4.8 模拟实验技术发展趋势69-71
• 第5章 天然气水合物开发模拟实验装置综合评价71-84
• 5.1 实验装置的功能71-75
• 5.2 实验装置技术特性75-76
• 5.3 实验装置系统结构分析76-84
• 5.3.1 高压反应系统76-78
• 5.3.2 供给系统78-79
• 5.3.3 控制器选择79
• 5.3.4 检测测量系统79-81
• 5.3.5 数据采集系统81-83
• 5.3.6 软件设计83-84
• 第6章 天然气水合物 CO2置换开采模拟实验装置优化设计84-92
• 6.1 设计目的和意义84
• 6.2 技术要求84-85
• 6.3 装置设计85-92
• 6.3.1 实验流程设计85-89
• 6.3.2 技术参数89-90
• 6.3.3 技术特征90
• 6.3.4 实验步骤90-92
• 第7章 结论与展望92-94
• 7.1 论文总结92
• 7.2 论文创新点92-93
• 7.3 课题研究展望93-94
• 参考文献94-100
• 致谢100

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