导　　师： 樊栓狮

授予学位： 硕士

作　　者： ;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 利用CO2置换开采天然气水合物可以在开采天然气的同时封存CO2,置换过程CO2水合物的形成可以维持地层的稳定性从而避免海底滑坡等地质灾害。利用CO2置换开采时受CO2原料的限制,当前提出采用电厂烟气进行天然气水合物置换开采来解决CO2来源的问题从而节省CO2捕集环节的成本,但由于烟气中CO2仅有不到20%,从而使置换所得到的天然气量非常有限。为此本文提出采用烟气经一次水合物分离后的富CO2气（CO2+N2混合气）进行天然气水合物置换开采。本文在石英砂+冰粉体系下实验模拟了置换温度在18℃注入压力在2.13.4 MPa注CO2置换开采CH4水合物过程以及置换温度在114℃注入压力在6.514 MPa注53%CO2+47%N2混合气置换开采CH4水合物过程,并对比了CO2分压约为3.4 MPa置换温度为1℃分别注CO2、53%CO2+47%N2混合气及19%CO2+81%N2的烟气置换开采过程。提出了CO2+N2混合气置换开采CH4水合物过程的分解-扩散机制。论文的最后利用Aspen软件模拟比较了烟气直接注入注入开采（烟气―置换开采―膜分离,方案一）与烟气经一次水合注入开采（烟气―水合分离―置换开采―膜分离,方案二）的能效。实验结果显示无论是注CO2还是注53%CO2+47%N2进行置换开采,CH4回收率及气相CH4的浓度均会随着置换温度的升高而升高。采用CO2注入开采时在考察的温度范围内8℃的置换效果最好,置换142 h时CH4回收率为46.6%,产出CO2-CH4混合气中甲烷浓度为0.13。采用53%CO2+47%N2注入开采时在考察的温度范围内14℃的置换效果最好,置换66 h时CH4回收率为97.0%,产出CO2-N2-CH4混合气中甲烷浓度为0.15。在考察的压力范围内提高注入压力会显著降低注CO2与注53%CO2+47%N2开采过程气相CH4的浓度;但提高CO2的注入压力会提高CH4的回收率,而提高53%CO2+47%N2的注入压力会降低CH4的回收率。当CO2注入压力由2.1 MPa增加至3.4 MPa置换完成时CH4回�

关 键 词： 天然气水合物 置换开采 模拟 能效

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