天然氣水合物是目前全球領域的研究熱點。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、保存和室內實驗造成了很大的挑戰。數值模擬可以為未來水合物儲層物性參數預測和開發方案優化提供一種經濟、高效的研究手段，然而現有的水合物生成-分解模擬專門軟件較少，且多為商業軟件。天然氣水合物的開采過程是一個復雜的相變、動邊界、化學動力學、多相流體滲流相互耦合的多孔介質傳熱傳質問題。因此，研究不同溫壓條件下天然氣水合物分解過程的相變機理與孔隙結構演化、多相流體輸運的動態耦合過程，更符合工程實際。

　　近日，中國科學院武漢巖土力學研究所油氣地下儲備與開發研究中心科研人員聯合沙特阿卜杜拉國王科技大學、西南科技大學的相關研究人員，在相變-多相反應流體運移機理研究及模擬程序開發方面取得進展：開發了宏觀/巖心尺度天然氣水合物生成、分解、輸運過程模擬程序，實現了人造水合物巖芯中的非均質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表面積模型對水合物分布的影響規律；模擬了經典水合物巖芯分解實驗過程，揭示了水合物生成、分解過程的非均質特性、化學動力學特性、多相流體滲流規律及其影響因素；基于Enthalpy-Porosity技術建立了孔隙尺度相變-化學反應-多相滲流數學模型，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傳熱傳質的影響規律，揭示了水合物分解過程中實時氣水相滲曲線及絕對滲透率變化關系。

　　研究成果可為富砂/粉砂沉積物中的天然氣水合物開發提供理論指導。相關成果以“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基金（51909225）、阿卜杜拉國王科技大學科研基金（BAS/1/1351-1301）和國家留學基金委的共同資助。其中研究成果（Energy,121630）于近日被全球工程領域著名機構Advances in Engineering（AIE）遴選為關鍵科學文章進行專題報道。

　　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

多孔介質相變-多相反應流體運移機理研究

（文/圖 油氣中心）