Modelling underground coal gasification: What to start with
煤炭地下气化（UCG）被广泛认为是具有巨大潜力使全球煤炭工业脱碳的清洁煤炭技术。它通过一系列复杂的物理化学反应将地下煤炭转化为可燃气体（合成气）。过去一个世纪的实验和数值努力促进了UCG在全球的发展；然而，利用UCG开发世界上深层煤炭资源需要众多高质量研究者的大量贡献。为了促进有效参与，本文将提供背景信息，介绍如果有人希望进行UCG模拟应该从何处开始。首先，简要描述了UCG中涉及的基本机理。然后，简要介绍了广泛使用的模拟软件，接着描述了UCG研究，以提供如何调整各种软件进行UCG模拟的见解以及它们的优势所在。本文将作为新的UCG模拟人员的提供指导。
CMG软件应用情况
CMG STARS 模拟器是由 Computer Modelling Group Ltd. (CMG) 提供的强大油藏模拟软件包，具有广泛的能力，用于模拟热力和高级过程。STARS 展示了各种选项以适应复杂的油藏场景，包括化学和聚合物注入、热采、蒸汽注入、水平井、双孔隙/渗透率、方向渗透率、灵活网格和火驱。其多功能性允许模拟多种过程，如蒸汽驱、蒸汽吞吐、蒸汽添加剂、干湿燃烧和各种化学添加剂过程。由于油藏模拟器的快速发展，研究人员已成功地将油藏模拟器适应于UCG过程的模拟。CMG 软件的主要优势在于它能够在不增加大量计算负担的情况下，从三维视角模拟UCG涉及的所有基本现象。此外，以油气开采为导向的软件包在其他工具中表现出一些优越的特性，如复杂的地质学、多功能布井、煤炭点火和热解模拟以及灵活的注入方案。此外，CMG 还拥有用于模拟UCG后洞穴中CO2存储的软件包。
Schematic of an underground coal gasification process
Abstract
Underground coal gasification (UCG) is widely regarded as a clean coal technology that holds enormous potential to decarbonize the world’s coal industry. It converts coal underground into combustible syngas through a set of complex physiochemical events. Experimental and numerical efforts over the past century have contributed to the development of UCG around the world; however, tapping the world’s deep-situated coal resources with UCG requires substantial contributions from numerous high-quality researchers. To facilitate effective engagement, this paper will provide a background on where to start if one wishes to undertake UCG modelling. First, a brief description of the fundamental phenomena involved in UCG is given. Then, a succinct introduction of the widely used modelling software is rendered, followed by a description of UCG studies to provide insight how to tune the various software packages for modelling UCG and where their strengths lie. This paper shall serve as guidance to new UCG modellers.
作者单位：
- 加拿大卡尔加里大学化学与石油工程系
- 中国矿业大学安全工程学院
- 英国卡迪夫大学综合可再生能源生成与供应中心
- 茂名广东石油化工学院化学工程系
- 东北石油大学石油工程学院
- 中国石油勘探开发研究院