基于COMSOL的天然氣水合物溫度和壓力的研究

1.3萬字 33頁 原創(chuàng)作品，通過查重系統(tǒng)


摘 要
天然氣水合物是在一定條件( 合適的溫度、 壓力等) 下 由水和天然氣組成的類冰的、籠形結(jié)晶化合物。被認為是21世紀最重要的能源之一。但由于其存在的特殊地質(zhì)條件，水合物的開采過程往往伴隨著各種各樣的環(huán)境問題。為了更好的了解這些問題，我們對其分解過程中的各個物理量（如溫度，壓力等）進行分析，本文用COMSOL多物理場軟件對其進行模擬分析。
COMSOL 軟件是以有限元法為基礎(chǔ)，通過聯(lián)立求解偏分方程組來實現(xiàn)多物理場耦合計算的數(shù)值仿真軟件，廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域。在天然氣水合物開采中，我們可以利用熱力學(xué)、滲流等建立多物理場耦合模型，模擬向水合物層加熱和降壓，得到開采過程中壓力、溫度的變化。
通過模擬分析可知，分解過程直接受壓力和溫度的影響，分解速率隨溫度升高和壓力降低而升高，隨溫度降低和壓強升高而降低。通過對井口進行加熱和降壓發(fā)現(xiàn)，降壓法比加熱法的開采效率高，因此在實際開采過程中應(yīng)兩者結(jié)合以提高經(jīng)濟效益。本文還對海底溫度升高（升高2-4K）之后的情況進行模擬，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其溫度影響范圍有限，而水合物層在距海底較深處，所以溫度小幅變化對水合物層沒有影響。


關(guān)鍵詞：天然氣水合物 降壓法 加熱法 多物理場 COMSOL 溫度升高