摘要：伴随近些年我国社会经济发展水平的提升和各类资源能源消耗量的增加，使得能源危机已经逐渐成为影响我国经济水平提高的关键因素之一。天然气水合物作为一种新兴的能源资源，其内部总的碳含量范围极广。据相关人员调查分析，此种水合物中的碳含量已经远远超过了天然气、石油和煤炭。对此，本文以天然气水合物为切入点，通过对其开采模拟实验的简单研究分析，从而对其能源效用展开细致探讨。
关键词：天然气水合物；开采模拟；能效；探讨
自天然气水合物被发现和开采以来，有关其开采模拟的研究工作也开始进入导迅猛发展的阶段。处在美国的劳伦斯国家实验室在上个世纪就是年代末期就提出了有关水合物状态的方程式和模拟计算软件，并在本世纪初改进了该软件和相关模型。同时在全面考虑该水合物的形成条件和分解方式等因素的基础上，提出了具有较高平衡性的动力学模型。这一模型的提出，使得近些年有关此水合物开采模拟的相关研究也开始进入到了迅猛发展的阶段，其能效高低也成为了社会各界人士重点关注的话题。
1水合物开采模拟的研究
1.1开采模拟的实验系统
当前我国有关天然气水合物的开采模拟方式主要有数值模拟和物理模拟两种，其在模拟实验期间，使用的装置是一套将生成、分解、测量参数等功能集于一体的天然气水合物实验集成系统[1]。从设计上来讲，该系统的尺度和形状将会对实验系统本身的投资额度、规模、使用性能和最终结果的有效性产生极大的影响。
1.2开采模拟的技术参数
通过相关调查分析发现，在水合物模拟实验期间，其使用的实验装置本身的尺寸、技术指标、形状和功能等同各研究机构和人员本身的需求间存在着紧密的联系。一般情况下，一维设备负责研究一维线性空间内水合物合成与分解规律，其尺寸最小；三维设备负责研究立体空间范围内水合物潜藏的合成分解规律，尺寸相对较大。据相关数据统计，当前国内外有关水合物开采模拟的实验装置中，其高压模拟系统在工作期间的压力变化被控制在了十五到四十兆帕之内；稳步变化被控制在零下五十到零上二百摄氏度之内。
1.3模拟试验系统的基本组成
一般情况下，三维可视模拟系统使用的是模块化的设计方式，其中各个子模块间属于相互独立存在的关系，在工作期间主要借助各个接口完成数据交换。该系统主要包括以下几大组成部分：（1）主体模型。包含了水合物生成、开采两大模块，以及测压点、电极、超声探头、测温点与观察窗等。（2）稳定压力、液体供应模块。包括了活塞容器、注入泵、气动阀和加液泵等。（3）气体供应和稳压模块，主要包含气瓶、压力调节器、空气压缩机、流量计与气体增加泵等设备。（4）环境和温度控制模块。包括制冷机组、循环泵、水夹套、电加热器等设备，以及一个步进式的恒温低温工作室[2]。
2水合物开采模拟的能效
就目前来看，世界上的大部分国家所开采的天然气水合物呈现出了一种多样性的特点。其中，砂岩裂隙型和砂岩型的水合物属于被优先开采的类别；有大部分水合物本身的胶结性质较差，埋深较浅，常规的油气开采方式无法适应此种水合物的开采需要，所以，开发新的开采方法势在必行。而开采模拟实验的展开，就可以为成岩和非成岩的开采提供新的思路。在完成开采模拟后发现，成岩基本开采思路为：开采人员可以使用注热、降压和注剂等开采方式，让水合物可以在储藏层内部就自动分解成水和天然气，而后借助排水采气法对其进行开发[3]。而在开发过程中分解出来的天然气和水看，就可以借助水下的生产系统，通过海底立管和管道被回接到深水中的漂浮式生产设备中进行再次处理，处理合格后，气体就会借助海底管道网络被输送到相应的地区。我国海底钻探人员在工作期间发现：天然气水合物一般被储存在深水陆坡区域，其深度大约在六百米到两千二百米之间，埋深深度为十几米到二百九十九米左右，这使得常规开采方式已经无法达到有效的开采目标。因此，相关人员提出了深水层开采非成岩水合物固态流化的思路，此种开采方式的特点为：一是开采时充分考虑了海底压力和温度相对稳定，不易变化的环境条件；二是考虑了浅层非成岩中水合物的埋深较浅、质地将疏松、易于进行流化和粉碎处理的特质；三是考虑从海底向地面提升的过程中压力会逐渐降低、温度会逐渐升高的自然条件特点；四是全面利用了水合物同泥沙间比重差异性较大，可以进行旋流分离的特质[4]。在实际开采过程中，相关人员可以通过海底开采、挖掘、混合流化，将存在于还是浅层不可控的水合物矿体分解成可以被控制的水合物流体，而后再借助地面分离的方式获得甲烷气。
3结束语
总而言之，对天然气水合物展开开采模拟和相关技术实验是经济社会发展建设过程中提出的必然要求，借助开采模拟实验的方式，能够帮助人们在现阶段更好的认识此种水合物，从而在了解其基本性能的基础上制定出合理的开采方法，提升其整体开采效率和利用率。
参考文献
[1]魏镜郦.天然气水合物开采方法的研究进展[J].武汉工程职业技术学院学报，2015，（4）:35-38.
[2]周守为，李清平，陈伟，等.天然气水合物开采三维实验模拟技术研究[J].中国海上油气，2016，（2）:1-9.
[3]李刚，李小森，陈琦，等.南海神狐海域天然气水合物开采数值模拟[J].化学学报，2010，11:1083-1092.
[4]杜冰鑫寝室管理论文，陈冀嵋建筑期刊，钱文博，等.天然气水合物勘探与开采进展[J].天然气勘探与开发，2010（3）:26-29+81.
作者：文恒 方诗媛 王桥 单位：西南油气田公司川东北气矿宣汉采气作业区
