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天然气水合物被视为未来最具有潜力的能源之一,由于天然气水合物具有污染小、高热值、高储量等特点,因而受到各国政府以及组织机构的重视。天然气水合物的降压开采会引起近井筒储层重新生成水合物(二次生成水合物)或孔隙水结冰,影响了水合物开采的产气量。井中辅助加热的方法可以提高近井段地层的温度,进而避免二次水合物的形成。本论文利用自行设计搭建的天然气水合物井中加热模拟试验装置,进行了多组不同条件下井中辅助加热模拟实验,不同条件下井中辅助加热数值模拟研究。主要研究内容:(1)井中辅助加热模拟实验装置的设计。结合天然气水合物降压开采方法,分析井中辅助加热装置的使用工况,并结合室内实验条件,提出装置的设计参数,设计了井中辅助加热装置。该装置由井中加热模拟系统、提供气源的供气系统、提供水源的供水系统、监控系统、数据采集处理系统共五部分组成。(2)井中辅助加热的室内模拟实验。使用研制的井中辅助加热模拟实验装置,研究加热器在不同加热功率下,地层温度和加热范围的变化。实验结果表明:随着加热功率的增大,井周的温度提高速度与加热功率成正比例关系。但是当距离井壁大于0.3m时,温度提高速度与加热功率的关系就不明显,1.65kW就具有良好的加热效果。(3)井中辅助加热数值模拟。研究影响井中辅助加热参数对地层加热效果的影响因素,对比研究在不同加热功率下,地层加热范围的变化。数值模拟结果表明:影响加热器加热效果的主要因素为日产水量,其次为加热功率,产气量对加热效果的影响较小。分析在特定条件(n=500,Q=10m~3/d)下加热影响半径与加热功率的关系可知,若要使加热影响半径达到1.75m,所需要的加热率为2.4kW/m。本论文的研究结论为天然气水合物降压开采井中辅助方法提供了一定的理论支持,也为井中辅助加热装置的设计提供了数据支撑。