含天然气水合物相变的环空多相流动研究

开采海底新能源天然气水合物对我国经济和社会发展至关重要。在天然气水合物钻探过程中,由于水合物的相变产生剧烈的体积变化，致使井筒多相流流型转化机制和流动规律更加复杂，给钻进和生产工艺参数设计、井控、隔水管设计等带来新的问题和挑战。本研究借助"深水条件下天然气水合物开采的模拟井筒多相流实验系统"，通过实验和理论分析,研究得到不同钻井液体系水合物生成的条件；研究天然气水合物分解速率,得到天然气水合物的分解动力学本构关系式。研究不同流速、压力环境以及不同水合物分解速度条件下，水合物相态变化对多相流流型变化的影响规律，得到在存在水合物相变的条件下环空多相流流型转化的内在机制,在此基础上建立多相流流型转化判据,并得到含天然气水合物相变的环空多相流理论模型。通过本项目的研究完善天然气水合物钻探过程中环空多相流理论，为天然气水合物钻探过程中的井控和生产设计奠定基础。