关键词：
天然气水合物
工业CT
图像处理
单相流
有限元
渗流模拟
摘要：
作为新兴的清洁能源,天然气水合物的研究越来越受到重视。科研人员发现,在含天然气水合物沉积物的研究中,应用工业CT无损检测技术观测多孔介质中天然气水合物的生成和分解过程,具有实时、直观、无损等优点。但是,由于颗粒物边缘图像容积效应和CT分辨率的限制,沉积物体系中不同物质的边界域难以确定,影响了对沉积物中水合物赋存状态的准确判断。本文为使CT扫描获得的含水合物沉积物图像能更加清楚的表征水合物的分布区域,利用图像处理方法判断水和水合物的分布区域,更准确的描述了水合物的分布情况。对基于CT扫描得到的含水合物沉积物图像,利用MATLAB平台强大的图像处理功能,通过对含水合物沉积物的CT图像进行开闭运算、多值化、梯度图像提取和边缘检测等方法,完成对实验获得CT图像进行优化处理,获得了更清晰的图像,有效地提高含了含水合物沉积物孔介质中不同物质边界域的识别效果,对准确判断甲烷水合物在多孔介质中的赋存状态提供依据。在确定水合物边界条件的基础上,也在模拟方面也进行了研究,文章通过VG Studio软件对扫描所获得图像文件进行三维重建,重建出四种不同饱和度的含水合物沉积物三维立体图像,模拟孔隙内液体流动情况并计算出不同方向的绝对渗透率值和孔隙内液体流速,并计算绝对渗透率比值变化等。Simpleware软件的建模功能能够将Comsol软件与VG Studio完成对接,再根据上述计算结果所得渗透率值,采用Comsol软件模拟仿真孔隙内液体流动情况,得到更加直观的液体在孔隙中的流动情况以及沉积物表面的受力情况。论文的结论在于将实验所获得含水合物沉积物CT图像进行处理,提高图像的分辨效果和多孔介质中不同物质边界域的识别效果,更准确的判断甲烷水合物在多孔介质中的赋存状态;利用有限元分析工具构建了水合物在沉积物内的分布孔隙网格模型,并对水合物在沉积物内的绝对渗透率情况等问题展开分析与讨论。
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