多孔沉积物中天然气水合物的实验研究——综述

多孔沉积物中天然气水合物的实验研究——综述

一、EXPERIMENTAL RESEARCHES OF NATURAL GAS HYDRATE IN POROUS SEDIMENTS——A REVIEW(论文文献综述)

欧芬兰,于彦江,寇贝贝,陈靓[1](2022)在《水合物藏的类型、特点及开发方法探讨》文中提出天然气水合物作为潜能巨大、资源量丰富、燃烧值高的未来新能源,但由于其特殊的物理力学性质和赋存状态,经济开采技术仍面临诸多难题。本文以全球勘探发现存在天然气水合物的地区为基础,介绍了全球主要水合物的海陆资源分布及开采难易程度;以主要影响天然气水合物开采方式选择因素为基础,分析了天然气水合物在地层中的赋存类型、成藏模式和储层分类方法;以全球已开展的天然气水合物试采项目为基础,对比分析了现有多种天然气水合物开采方法的优缺点和适用条件;在现有开采方法条件下,为不同赋存状态、成藏模式和储层分类的天然气水合物选择出适合的开采方法,为建立完整的天然气水合物开采技术体系和未来实现商业化开采提供参考。

王自豪,万义钊,刘乐乐,卜庆涛,王壮壮,毛佩筱,胡高伟[2](2022)在《含水合物沉积物相对渗透率研究进展》文中提出气-水相对渗透率是天然气水合物现场试采的关键参数。如何测量和评估储层相对渗透率是提高产气效率、实现天然气水合物产业化需要解决的基础问题。从含水合物沉积物相对渗透率的实验测试、数值模拟和模型建立3个方面,总结了含水合物沉积物相对渗透率的研究进展,研究发现,现有含水合物沉积物实验测试大多采用非稳态法,相对渗透率曲线图显示:在同一含水饱和度下,水合物饱和度越大,水的相对渗透率越小,气的相对渗透率变化规律较为复杂;水合物饱和度的变化改变了沉积物的孔隙空间结构,进而影响气-水相对渗透率。数值模拟大多利用孔隙网络模型或持水曲线进行相对渗透率计算,探索水合物生长习性、孔隙赋存特征,并揭示颗粒尺寸、水合物饱和度、润湿性、表面张力等不同因素对气-水相对渗透率的影响差异。梳理多种相对渗透率模型,发现新近提出的考虑毛细作用和孔径分布的含水合物介质相对渗透率模型在模拟含水合物沉积物中的多相流以及解释水合物饱和度的变化方面具有优势。建议下一步克服该模型计算成本较高的缺陷,实现含水合物沉积物多相流物理精确建模。

刘昌岭,孙运宝[3](2021)在《海洋天然气水合物储层特性及其资源量评价方法》文中指出天然气水合物资源开发的前提条件是准确评价其资源量,而正确理解天然气水合物储层特性是准确评价其资源量的基础。天然气水合物的含量及其赋存形态是影响储层特性的主要因素,赋存形态主要受海洋沉积物的储集的性质与大小控制。储层特征参数直接影响海洋天然气水合物资源评价的准确性。现有天然气水合物资源量评价方法的原理、评价参数及适用性各不相同,且均未考虑水合物的赋存类型。本文在前期工作的基础上,针对天然气水合物有利区块和矿体评价,分别提出了海洋天然气水合物"资源详评"与"资源精评"的新方法。基于小面元的资源详评方法,适用于钻井稀少、地球物理测网较为密集的有利区块孔隙填充型水合物控制地质储量评价;基于"水合物地层丰度"概念的资源精评方法,适用于井网密集的井场小范围矿体探明地质储量精准评价,可有效提高对块状、脉状和结核状等裂隙型填充型水合物资源评价的准确度。

吴能友,李彦龙,刘乐乐,万义钊,张正财,陈明涛[4](2021)在《海洋天然气水合物储层蠕变行为的主控因素与研究展望》文中研究指明蠕变是指沉积物在特定应力状态下变形与时间的关系,属于沉积物的固有力学属性。厘清海洋天然气水合物开采过程中储层蠕变的主控因素及其控制机理,对量化评价潜在工程地质风险的发生和演变规律具有重要意义。本文将在综述海洋天然气水合物储层破坏特征的基础上,梳理海洋天然气水合物储层蠕变特征及主控因素,厘清关键科学问题;结合最新研究成果,阐述天然气水合物储层蠕变特征多尺度表征与探测技术体系的基本内涵,简要探讨该领域的未来研究方向。初步分析认为,海洋天然气水合物开采过程中储层蠕变行为是水合物本身及其分解产出过程中的应力、温度、渗流等动态因素综合作用的结果,现有蠕变本构模型无法完全反映上述相变-传热-渗流-应力多场多相多组分耦合过程。为建立适合南海北部水合物储层的蠕变本构,进而为后续开采工程安全设计提供理论支撑,建议从天然气水合物储层的力学性能弱化特征及蠕变各阶段的时效参数两方面入手,从分子尺度、纳微尺度、岩心尺度、中试尺度、矿藏尺度5个层面,建立天然气水合物储层蠕变行为的跨尺度研究方法体系;以南海实际储层样品为研究对象,剖析天然气水合物开采过程中储层蠕变行为的主控因素。

张乐,贺甲元,王海波,岑学齐,陈旭东[5](2021)在《天然气水合物藏开采数值模拟技术研究进展》文中指出中国天然气水合物资源丰富,实现天然气水合物商业化开采,对于缓解中国能源短缺压力具有战略意义。数值模拟是指导天然气水合物藏安全有效开采的重要技术手段,通过对水合物藏产能预测与动态分析,可以实现对开采方法的优选、可采资源评价和开发方案优化。天然气水合物藏开采过程涉及水合物分解相变与气水在地层内渗流传热等多个物理化学过程之间的复杂耦合机理。重点介绍了水合物藏开采现状、水合物藏开采数学模型优化研究、天然气水合物开采数值模拟应用进展,分析了数值模拟研究的核心问题、取得的进展以及当前亟需解决的瓶颈问题,并指出水合物藏开采数值模拟发展趋势,对于开展天然气水合物数值模拟研究具有较好的指导意义。

卢海龙,尚世龙,陈雪君,秦绪文,古利娟,邱海峻[6](2021)在《天然气水合物开发数值模拟器研究进展及发展趋势》文中进行了进一步梳理天然气水合物是极具前景的可接替能源,是当前能源领域研究的热点之一。2017年中国已将天然气水合物列为第173号矿种,并制定了长远规划研发开发技术。天然气水合物的开发是一个涉及温度场、渗流场、应力场及化学场等的多场耦合问题,数值模拟是研究该类问题的重要手段。在简要概述天然气水合物藏的分类、开发方法及全球已开展的天然气水合物试采情况的基础上,系统总结了当前使用的主要天然气水合物数值模拟器及其发展脉络,并对各模拟器的特点进行了讨论对比;尤其重点介绍了使用最广泛的研究型模拟器TOUGH+HYDRATE系列程序。最后讨论了水合物模拟中存在的问题及发展方向,认为水合物藏精细描述、基础模型及参数获取、储层应力特征以及模拟结果可视化等是未来发展的重要方向。

赵亚鹏,刘乐乐,孔亮,刘昌岭,吴能友[7](2021)在《含天然气水合物土微观力学特性研究进展》文中认为天然气水合物作为一种资源储量大、分布范围广、能量密度高的清洁能源,受到了国内外的广泛关注,竞相研究安全高效、持续可控的开采方法.充分掌握含天然气水合物土的力学特性并厘清其在开采过程中的动态演化规律,是实现天然气水合物资源产业化开发的重要前提.含天然气水合物土的力学响应行为本质上是其内部结构演化的宏观反映,相关的微观力学特性研究对于深化含天然气水合物土力学特性认识具有重要的意义.本文从天然气水合物晶体、天然气水合物与土颗粒界面、含天然气水合物土3个尺度对含天然气水合物土微观力学特性的研究现状进行了总结,系统归纳了天然气水合物的晶体结构类型及天然气水合物的孔隙微观赋存模式;重点介绍了计算机断层扫描、扫描电子显微镜、X射线衍射及原子力显微镜等微观测试技术原理与特点;简述了与计算机断层扫描联用的三轴剪切实验、颗粒流程序模拟及分子动力学模拟在天然气水合物微观力学特性研究方面的最新进展;综合现有研究结果对含天然气水合物土内颗粒界面剪切机理及微观力学理论模型进行了概述分析;最后探讨了含天然气水合物土微观力学研究目前仍存在的不足与挑战,并给出了针对性的建议以期促进含天然气水合物土的力学特性研究发展.

Hemin Yuan,Yun Wang,Xiangchun Wang[8](2021)在《Seismic Methods for Exploration and Exploitation of Gas Hydrate》文中进行了进一步梳理Seismic and rock physics play important roles in gas hydrate exploration and production. To provide a clear cognition of the applications of geophysical methods on gas hydrate, this work presents a review of the seismic techniques, rock physics models, and production methods in gas hydrate exploration and exploitation. We first summarize the commonly used seismic techniques in identifying the gas hydrate formations and analyze the limitations and challenges of these techniques. Then, we outline the rock physics models linking the micro-scale physical properties and macro-scale seismic velocities of gas hydrate sediments, and generalize the common workflow, showing the frequently-used procedures of building models with detailed analysis of the potential uncertainties. Afterwards, we summarize the production techniques of gas hydrate and point out the problems regarding the petrophysical basis and abnormal seismic responses. In the end, considering the geological and engineering problems, we come up with several aspects of using geophysical techniques to solve the problems in gas hydrate exploration and production, hopefully to provide some important clues for future studies of gas hydrate.

Yao Wang,Chi-hui Guo,Shu-rong Zhuang,Xi-jie Chen,Li-qiong Jia,Ze-yu Chen,Zi-long Xia,Zhen Wu[9](2021)在《Major contribution to carbon neutrality by China’s geosciences and geological technologies》文中认为In the context of global climate change, geosciences provide an important geological solution to achieve the goal of carbon neutrality, China’s geosciences and geological technologies can play an important role in solving the problem of carbon neutrality. This paper discusses the main problems, opportunities, and challenges that can be solved by the participation of geosciences in carbon neutrality, as well as China’s response to them. The main scientific problems involved and the geological work carried out mainly fall into three categories:(1) Carbon emission reduction technology(natural gas hydrate, geothermal, hot dry rock, nuclear energy, hydropower, wind energy, solar energy, hydrogen energy);(2) carbon sequestration technology(carbon capture and storage, underground space utilization);(3) key minerals needed to support carbon neutralization(raw materials for energy transformation, carbon reduction technology).Therefore, geosciences and geological technologies are needed: First, actively participate in the development of green energy such as natural gas, geothermal energy, hydropower, hot dry rock, and key energy minerals, and develop exploration and exploitation technologies such as geothermal energy and natural gas; the second is to do a good job in geological support for new energy site selection, carry out an in-depth study on geotechnical feasibility and mitigation measures, and form the basis of relevant economic decisions to reduce costs and prevent geological disasters; the third is to develop and coordinate relevant departments of geosciences, organize and carry out strategic research on natural resources, carry out theoretical system research on global climate change and other issues under the guidance of earth system science theory, and coordinate frontier scientific information and advanced technological tools of various disciplines. The goal of carbon neutrality provides new opportunities and challenges for geosciences research. In the future, it is necessary to provide theoretical and technical support from various aspects, enhance the ability of climate adaptation, and support the realization of the goal of carbon peaking and carbon neutrality.

郭秋仪[10](2021)在《甲烷-盐水和油-水-防聚剂体系界面性质的分子动力学模拟》文中进行了进一步梳理在经济增长和绿色发展的双重要求下,天然气水合物成为我国重点开发利用的一种新型能源,同时,抑制油气管道中水合物的生成和聚集对于保障运输安全至关重要。甲烷-盐水和油-水界面在天然气工业中普遍存在,确定其界面性质对天然气水合物的开采和防治具有重大意义。本文在263.15 K~283.15 K,1 MPa~10 MPa,离子质量分数为0wt%~25wt%的条件下,对甲烷-盐水体系进行了一系列分子动力学模拟。计算得到界面张力、密度分布、相对吸附、电荷分布、界面厚度等性质,在分子层面上分析了体系的界面特征。结果表明:随着压力和离子浓度增加,甲烷和水之间的界面张力增大。从密度分布和体系可视化观察到界面处甲烷分子的聚集和离子数量的减少,并通过甲烷的相对密度衡量温度、压力和离子浓度对其界面密度的影响。甲烷在吉布斯分界面上呈正吸附状态,相对吸附量在高压和低温的条件下更大;而离子的相对吸附为负值,并且由于离子水合作用的影响,Na+离子的负吸附强于Cl-离子。由“10-90”方法计算了甲烷和水两相体系的界面厚度,发现其随着压力和离子浓度的增加而增大,但温度对界面厚度的影响与压力有关。另外,体系界面与体相的电荷分布有显着差异,并且离子的存在使电荷密度曲线波动更剧烈。在对油-水-防聚剂体系的模拟中,温度和压力分别为273.15 K和5 MPa,防聚剂的界面覆盖率为90?2/分子~240?2/分子。研究发现:加入季铵盐防聚剂使界面层结构稳定,体系能量降低,有效降低油-水界面张力。防聚剂的吸附改变了水和油分子在界面处的密度分布,防聚剂分子数越多,变化越显着,同时防聚剂增大了油-水体系的界面厚度。此外,季铵盐防聚剂分子在界面的分布状态、亲疏水基团与水相和油相中轻油组分的相互作用强度与其浓度有关。当界面上防聚剂浓度过大时,界面性质出现显着变化,此时界面的稳定性降低。本文基于分子动力学模拟结果,量化分析了甲烷-盐水体系和油-水-防聚剂体系的界面特性,明确了界面的微观结构,阐明温度、压力、离子浓度对气-水界面和防聚剂浓度对油-水界面性质的影响规律。本文结论有助于进一步理解甲烷-水-离子和油-水-防聚剂之间的相互作用,为水合物开采、防治,以及新型水合物防聚剂的设计和开发提供指导。

二、EXPERIMENTAL RESEARCHES OF NATURAL GAS HYDRATE IN POROUS SEDIMENTS——A REVIEW(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、EXPERIMENTAL RESEARCHES OF NATURAL GAS HYDRATE IN POROUS SEDIMENTS——A REVIEW(论文提纲范文)

(1)水合物藏的类型、特点及开发方法探讨(论文提纲范文)

1 全球水合物的海陆资源分布
2 水合物赋存类型、成藏模式及储层分类
    2.1 水合物赋存类型
        2.1.1 水合物产出状态分类
        2.1.2 水合物充填方式分类
    2.2 水合物的成藏模式
    2.3 水合物的储层分类
3 水合物的开采方法
    3.1 原位分解采气开采技术框架开采方法
        3.1.1 降压法
        3.1.2 热激法
        3.1.3 化学抑制剂注入法
        3.1.4 置换法
    3.2 原位破碎抽取开采技术框架的开采方法
        3.2.1 固态流化法
        3.2.2 机械-热联合开采法
    3.3 不同开采方法适用范围
4 不同类型水合物藏适用的开采方法
5 结论和展望

(2)含水合物沉积物相对渗透率研究进展(论文提纲范文)

0 引言
1 基本渗流理论
2 含水合物沉积物相对渗透率的实验测试进展
    2.1 稳态法和非稳态法
    2.2 基于持水曲线的测试方法
3 含水合物沉积物相对渗透率数值模拟
    3.1 水合物的分布模式对相对渗透率的影响
    3.2 水合物非均匀性对相对渗透率的影响
    3.3 水合物饱和度对相对渗透率的影响
    3.4 颗粒粒度对相对渗透率的影响
    3.5 润湿性对相对渗透率的影响
    3.6 表面张力对相对渗透率的影响
4 含水合物沉积物相对渗透率模型
5 结论与展望

(5)天然气水合物藏开采数值模拟技术研究进展(论文提纲范文)

1 天然气水合物开采现状
2 水合物藏数值模拟技术研究现状
    2.1 水合物藏开采过程的数学描述方法
        2.1.1 天然气水合物分解模型
        2.1.2 水合物分解的质量守恒方程
        2.1.3 水合物分解的能量守恒方程
    2.2 水合物藏开采数学模型优化研究
    2.3 基于数值模拟的水合物开采规律研究
3 水合物藏开采数值模拟发展趋势
4 结论

(6)天然气水合物开发数值模拟器研究进展及发展趋势(论文提纲范文)

1 天然气水合物研究概况
    1.1 天然气水合物藏分类
    1.2 天然气水合物开采方法
    1.3 全球天然气水合物试采概况
2 水合物数值模拟器研究现状
    2.1 研究型程序
        2.1.1 MoReS
        2.1.2 LBNB系列
        (1) EOSHYDR Modules
        (2) HydrateResSim
        (3) TOUGH-Fx/Hydrate
        (4) TOUGH+HYDRATE
        2.1.3 MH21-HYDRES
        2.1.4 FEHM
        2.1.5 STOMP-HYD
        2.1.6 GPRS-HYDRATE
        2.1.7 hydrateBiot
    2.2 商业软件
        2.2.1 CMG STARS
        2.2.2 FLUENT
        2.2.3 COMSOL Multiphysics
    2.3 水合物分解和生成模型
    2.4 模拟器对比
        2.4.1 模拟器功能对比
        2.4.2 国际对比
    2.5 数值模拟应用
3 发展趋势
    3.1 水合物藏精细描述
    3.2 基础模型及参数获取
    3.3 应力场
    3.4 模拟结果可视化
4 结束语

(8)Seismic Methods for Exploration and Exploitation of Gas Hydrate(论文提纲范文)

0 INTRODUCTION
1 SEISMIC TECHNIQUES FOR GAS HYDRATE EX-PLORATION
    1.1 Bottom Simulating Reflector (BSR)
    1.2 Blank Zone
    1.3 Amplitude versus Offset (AVO)
    1.4 Seismic Attributes
    1.5 Ocean Bottom Seismometer (OBS) Survey
    1.6 Other Marks
2 ROCK PHYSICS TECHNIQUES
    2.1 Rock Physics Models
    2.2 Modeling Workflow
3 PRODUCTION TECHNIQUES
4 DISCUSSION
5 CONCLUSIONS

(10)甲烷-盐水和油-水-防聚剂体系界面性质的分子动力学模拟(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 甲烷-盐水体系界面性质的国内外研究现状
        1.2.2 水合物防聚剂体系的国内外研究现状
    1.3 本文研究内容
2 研究方法
    2.1 分子模拟方法简介
    2.2 分子动力学模拟原理
        2.2.1 基本原理
        2.2.2 运动方程求解
        2.2.3 力场
        2.2.4 周期性边界条件与最小镜像法
        2.2.5 统计系综
    2.3 模拟相关软件介绍
        2.3.1 Packmol
        2.3.2 NAMD
        2.3.3 VMD
    2.4 本章小结
3 甲烷-水体系界面性质的分子动力学模拟
    3.1 模拟体系与模拟细节
        3.1.1 力场参数选择
        3.1.2 初始体系建立
        3.1.3 模拟参数设置
    3.2 力场验证
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 界面张力
        3.3.2 密度分布
        3.3.3 甲烷相对吸附
        3.3.4 界面厚度
        3.3.5 电荷分布
    3.4 本章小结
4 甲烷-盐水体系界面性质的分子动力学模拟
    4.1 模拟体系与模拟细节
    4.2 结果与讨论
        4.2.1 界面张力
        4.2.2 离子水合作用
        4.2.3 密度分布
        4.2.4 甲烷和离子相对吸附
        4.2.5 界面厚度
        4.2.6 电荷分布
    4.3 本章小结
5 油-水-防聚剂体系界面性质的分子动力学模拟
    5.1 模拟体系与模拟细节
        5.1.1 力场参数选择
        5.1.2 模拟体系与模拟细节
    5.2 结果与讨论
        5.2.1 界面张力
        5.2.2 密度分布
        5.2.3 界面的防聚剂分子结构
        5.2.4 径向分布函数
        5.2.5 界面厚度
    5.3 本章小结
结论与展望
参考文献
附录A 主要符号意义
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢

四、EXPERIMENTAL RESEARCHES OF NATURAL GAS HYDRATE IN POROUS SEDIMENTS——A REVIEW(论文参考文献)

  • [1]水合物藏的类型、特点及开发方法探讨[J]. 欧芬兰,于彦江,寇贝贝,陈靓. 海洋地质与第四纪地质, 2022
  • [2]含水合物沉积物相对渗透率研究进展[J]. 王自豪,万义钊,刘乐乐,卜庆涛,王壮壮,毛佩筱,胡高伟. 海洋地质前沿, 2022
  • [3]海洋天然气水合物储层特性及其资源量评价方法[J]. 刘昌岭,孙运宝. 海洋地质与第四纪地质, 2021(05)
  • [4]海洋天然气水合物储层蠕变行为的主控因素与研究展望[J]. 吴能友,李彦龙,刘乐乐,万义钊,张正财,陈明涛. 海洋地质与第四纪地质, 2021(05)
  • [5]天然气水合物藏开采数值模拟技术研究进展[J]. 张乐,贺甲元,王海波,岑学齐,陈旭东. 科学技术与工程, 2021(28)
  • [6]天然气水合物开发数值模拟器研究进展及发展趋势[J]. 卢海龙,尚世龙,陈雪君,秦绪文,古利娟,邱海峻. 石油学报, 2021(11)
  • [7]含天然气水合物土微观力学特性研究进展[J]. 赵亚鹏,刘乐乐,孔亮,刘昌岭,吴能友. 力学学报, 2021(08)
  • [8]Seismic Methods for Exploration and Exploitation of Gas Hydrate[J]. Hemin Yuan,Yun Wang,Xiangchun Wang. Journal of Earth Science, 2021(04)
  • [9]Major contribution to carbon neutrality by China’s geosciences and geological technologies[J]. Yao Wang,Chi-hui Guo,Shu-rong Zhuang,Xi-jie Chen,Li-qiong Jia,Ze-yu Chen,Zi-long Xia,Zhen Wu. China Geology, 2021(02)
  • [10]甲烷-盐水和油-水-防聚剂体系界面性质的分子动力学模拟[D]. 郭秋仪. 大连理工大学, 2021(01)

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多孔沉积物中天然气水合物的实验研究——综述
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