2011
年第
35
卷
第
5
期
中国石油大学学报(自然科学版)
loumal
of China University of Petroleum
Vo
l. 35 No.5
Oc
t. 2011
文章编号:
1673-5005 (2011
)05
-0
099-05
基于
LBM
方法的天然气水合物沉积物中
多相流动规律研究
喻西崇刘
瑜
2
宋永臣
2
李清平庞维新白玉湖
1
(1.中海石油研究中心深水工程重点实验室，北京
100027;
2.
大连理工大学能源与动力学院，大连
116024
)
摘要:根据沉积物中水合物分解过程中流体运移和孔隙介质的特点，提出将格子
Boltzmann
方法
(LBM)
用于天然气水
合物沉积物中多相渗流规律研究的新方法，该方法是介于宏观和微观之间的介观模型方法，是用格子
Boltzmann
模型对
多孔介质中水合物生成、分解过程中饱和度的变化影响多孔介质渗透率的特性进行模拟。模拟结果表明，多孔介质中
单相流动的流场分布与孔隙直径(饱和度)和渗透率有关，沉积物中水合物的生成使得多孔介质渗透率大大降低。
关键词
:LBM
方法;天然气水合物;沉积物;多相渗流
中图分类号
:TB
126
文献标志码
:A
doi: 10.
3969/j.
issn. 1673-5005.201
1.
05.
018
Study of multiphase flow laws
in
sediment with gas
hydrate
based
on
LBM
method
YU
Xi-chong
1
,
LIU
Yu
2
,
SONG
Yong-chen
2
,
LI
Qing-ping
1
,
PANG
Wei-xin
1
,
BAI
Yu-hu
1
(
1.
Deepwater Engineering Key
La
boratory , CNOOC Research Center , Beijing 100027 , China;
2.
School
of
Energy
α nd
Power Engineering , Dalian University
of
Technology , Dalian 116024,
Chin
α)
Abstract:
According to the fluid migration and pore medium characteristics during decomposition process of gas hydrate in
sediments
, the lattice Boltzmann method
(LBM)
used in multiphase
flow
law study in sediments with natural gas hydrate was
proposed. The method is for the mesoscopic model between the macro and micro. The effects of saturation change on charac-
teristics of hydrate permeability were studied using lattice Boltzmann model
for
hydrate formation
and
decomposition process
in porous media.
Th
e results show that
flow
field distribution of single-phase
flow
in porous media is related
to
the pore diam-
eter (saturation) and permeability. The permeability of porous media decreases greatly due
to
hydrate formation in sediment.
Key
words:
LBM
method; gas hydrate; sediment; multiphase
flow
天然气水合物的开采过程实际上是固态水合物
在沉积物中吸收热量分解后发生相变的过程
[1]
掌
握水合物分解过程中基础物性参数和相态的变化规
律以及水合物分解过程中的多相渗流、传热和传质
规律，是天然气水合物开采技术的理论基础，对水合
物开采方法的选择、水合物开采策略的制订及其对
环境危害的研究等都具有重要意义。其中，掌握沉
积物中去然气水合物分解过程中多相渗流规律是研
究的基础，直接决定着传热和传质的方式和效率，也
是制定水合物开发方案和决定开采效率的基础
[2]
。
收稿日期
:2011
一
02-12
基金项目:国家
"973"
项目
(2009CB219507)
(
目前，还没有专门用于沉积物中水合物生成和分解
过程中多相渗流、传热和传质模拟软件，这方面的研
究还处在探索和试验阶段
[34]
。流动特性的模型计
算研究按照不同尺度可分为微观、介观和宏观
3
个
尺度。对于宏观尺度的模型计算研究主要是根据质
量、能量和动量守恒方程采用有限元素的方法进行
建模和计算，如一些商用
CFD
软件等;对于微观尺
度的模型研究主要是应用分子动力学
(MD)
、直接
蒙特卡洛模拟
(DMS)
等方法;而基于分子团的介观
尺度上的研究方法目前最流行的是格子
Boltzmann
作者简介:喻西崇(1
973-)
，男(汉族)
，四川自贡人，高级工程师，博士，主要从事天然气水合物和深水流动安全方面的研究工作。
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