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、保存和室內實(shí)驗造成了很大的挑戰。數值模擬可以為未來(lái)水合物儲層物性參數預測和開(kāi)發(fā)方案優(yōu)化提供一種經(jīng)濟、高效的研究手段，然而現有的水合物生成-分解模擬專(zhuān)門(mén)軟件較少，且多為商業(yè)軟件。天然氣水合物的開(kāi)采過(guò)程是一個(gè)復雜的相變、動(dòng)邊界、化學(xué)動(dòng)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(wèn)題。因此，研究不同溫壓條件下天然氣水合物分解過(guò)程的相變機理與孔隙結構演化、多相流體輸運的動(dòng)態(tài)耦合過(guò)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(kāi)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-多相反應流體運移機理研究及模擬程序開(kāi)發(fā)方面取得進(jìn)展：開(kāi)發(fā)了宏觀(guān)/巖心尺度天然氣水合物生成、分解、輸運過(guò)程模擬程序，實(shí)現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合成方法及化學(xué)表面積模型對水合物分布的影響規律；模擬了經(jīng)典水合物巖芯分解實(shí)驗過(guò)程，揭示了水合物生成、分解過(guò)程的非均質(zhì)特性、化學(xué)動(dòng)力學(xué)特性、多相流體滲流規律及其影響因素；基于Enthalpy-Porosity技術(shù)建立了孔隙尺度相變-化學(xué)反應-多相滲流數學(xué)模型，研究了孔隙尺度水合物分解對孔隙結構演化、多相流體輸運及多孔介質(zhì)傳熱傳質(zhì)的影響規律，揭示了水合物分解過(guò)程中實(shí)時(shí)氣水相滲曲線(xiàn)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(kāi)發(fā)提供理論指導。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(zhù)名機構Advances in Engineering（AIE）遴選為關(guān)鍵科學(xué)文章進(jìn)行專(zhuān)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-多相反應流體運移機理研究

（文/圖 油氣中心）