富含焦油煤的多物理模拟现场热解与多区域均质化处理

科学领域:

• 化学工程是化学工程的重要组成部分.
• 石油工程是石油工程中的一个.
• 计算科学 计算科学

背景情况:

• 富含焦油煤的现场热解 (TCISP) 是一个复杂的过程,涉及到在破裂的多孔介质中的合热传递,流体流动和化学反应.
• 优化TCISP需要了解地质特征 (如断裂区和多孔性) 与操作参数 (如气体注入策略和入口条件) 之间的相互作用.

研究的目的:

• 开发和验证一个宏观的多物理模拟模型用于TCISP在破裂的多孔区域.
• 调查破裂区之间的新型气体注入策略,并比较其有效性与传统的中央注入.
• 分析断裂区特征和多孔度对热解过程和石油生产的影响.

主要方法:

• 宏观的多物理模拟合热量转移,流体流动和化学反应.
• 将破裂多孔区建模为具有下降多孔度梯度的同质区域.
• 在断裂区域之间模拟一种新的气体注入模式.

主要成果:

• 在断裂区之间提出的气体注入模式可以在6个月内每10x10x1立方米面积约产生11,500公斤石油.
• 与中心注入相比,在断裂区之间注入气体会导致更均的温度场和更快的生产速度.
• 最快加热速率的最佳入口温度为973K; 增加断裂区域高度可以提高加热速率和均性.

结论:

• 在断裂区之间的新型气体注入战略显著提高了TCISP的效率和石油产量.
• 优化气体注射位置和考虑断裂区几何结构对于最大限度地回收石油和保持反应均性至关重要.
• 模拟结果为设计和实施有效的现场煤炭热解作业提供了宝贵的见解.