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含裂隙型天然气水合物沉积物低频电特性实验研究
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作者 邢兰昌 王云龙 +3 位作者 王永辉 韩维峰 魏伟 刘宝 《实验技术与管理》 北大核心 2025年第6期38-45,共8页
野外钻探显示天然气水合物在地层中可呈现孔隙填充、裂隙填充或两者共存的分布形态,孔隙型水合物的相关研究成果难以直接推广至裂隙型水合物。该文针对含裂隙型水合物沉积物开展了低频电特性实验研究。首先基于有限元数值模型优化了电... 野外钻探显示天然气水合物在地层中可呈现孔隙填充、裂隙填充或两者共存的分布形态,孔隙型水合物的相关研究成果难以直接推广至裂隙型水合物。该文针对含裂隙型水合物沉积物开展了低频电特性实验研究。首先基于有限元数值模型优化了电极结构参数,开发了低频电性参数测试装置;然后建立了含裂隙型水合物沉积物样品的制备方法和测试数据处理方法;最后综合实验测试数据和双电层极化理论探讨了水合物饱和度和裂隙数量对含裂隙型水合物沉积物样品低频电性参数的影响规律和机理。研究结果表明:在低频测试范围(1×10^(-2)~1×10^(3)Hz)内,随着裂隙型水合物饱和度的升高,含水合物沉积物样品的导电能力降低、双电层极化强度减弱,因此复电导率实部和虚部峰值均减小;实验中合成的四氢呋喃水合物为多孔隙结构,具备孔隙水的连通性,在水合物饱和度相同的条件下,裂隙越多则从海砂部分渗入水合物孔隙中的水量越大,引起样品导电能力的升高和双电层极化强度的减弱,因此复电导率实部增大、虚部峰值减小。研究结果可为开展含裂隙型水合物沉积物电学特性测试提供实验平台,为全面认识沉积物的低频电学特性、建立水合物饱和度和沉积物渗透率评价模型提供数据支撑。 展开更多
关键词 天然气水合物 裂隙填充型水合物 低频电特性 实验测试 数值模拟
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基于分段涂层时域反射探头的天然气水合物测试平台开发及实验研究
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作者 邢兰昌 马子胜 +2 位作者 刘宝 魏伟 韩维峰 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2024年第10期141-149,共9页
该文基于分段涂层时域反射(time-domain reflectometry,TDR)探头,开发了一套用于开展海洋沉积物中水合物模拟实验和TDR响应测试的平台。平台的硬件部分包括样品容器、TDR测试单元、温度测量单元;软件部分包括TDR测试单元和温度测量单元... 该文基于分段涂层时域反射(time-domain reflectometry,TDR)探头,开发了一套用于开展海洋沉积物中水合物模拟实验和TDR响应测试的平台。平台的硬件部分包括样品容器、TDR测试单元、温度测量单元;软件部分包括TDR测试单元和温度测量单元软件。通过标定TDR探头参数、校正分段涂层影响,平台可同步测量高电导率海洋沉积物表观介电常数和电导率。用四氢呋喃水合物模拟天然气水合物,在天然海砂中模拟其生成分解过程并进行了TDR测试,通过分析水合物生成过程中TDR测试的表观介电常数和电导率动态变化特征、讨论水合物饱和度的影响规律,验证了该测试平台的可靠性。基于理论分析分别建立了基于表观介电常数、电导率以及两者联合的水合物饱和度计算模型,实验数据检验结果表明联合模型的水合物饱和度计算误差最低。 展开更多
关键词 天然气水合物 测试平台 时域反射技术 分段涂层探头 电学模型
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海域天然气水合物相关的流体运移及海底甲烷渗漏研究
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作者 杨金秀 王琛 +5 位作者 邢兰昌 魏伟 张伟 韩维峰 赵丽 刘坤一 《地学前缘》 北大核心 2025年第2期113-125,共13页
认清地质历史时期相关的流体运移和海底甲烷渗漏是天然气水合物研究中的重要问题,对了解水合物成藏、评价水合物分解过程中甲烷渗漏可能造成的环境影响有重要指导作用。本文通过对全球海域大量天然气水合物发育区进行再解释,分析流体运... 认清地质历史时期相关的流体运移和海底甲烷渗漏是天然气水合物研究中的重要问题,对了解水合物成藏、评价水合物分解过程中甲烷渗漏可能造成的环境影响有重要指导作用。本文通过对全球海域大量天然气水合物发育区进行再解释,分析流体运移通道、海底甲烷渗漏与天然气水合物系统三者间的关系。首先,按照流体运移通道在水合物系统中的作用将其分为两类:类型Ⅰ主要分布在水合物稳定区底界(BSR)之下,为水合物系统成藏提供气源的通道,类型Ⅱ分布在BSR以浅,甚至延伸至海底,为水合物系统中的甲烷逃逸提供渗漏通道。另外,分析认为多边形断层作为通道疏导油气垂向运移的作用是有限的。其次,根据海底甲烷渗漏与天然气水合物系统的位置关系以及渗漏的甲烷气源条件,将海底甲烷渗漏特征分为三大类五小类:水合物稳定边界以深(水合物系统气源、非水合物系统气源)、水合物稳定边界附近(水合物系统气源、非水合物系统气源)和水合物稳定边界以浅(非水合物系统气源)。其中,水合物稳定区向陆分布边界LLGHSZ(landward limit of gas hydrate stability zone)附近的甲烷渗漏强度和密度最大。综上,本文提出的流体运移通道与海底甲烷渗漏特征的分类方法对认识动态天然气水合物系统的成藏和分解过程、评价相关的环境和气候影响具有一定的指导作用。 展开更多
关键词 天然气水合物 BSR(水合物稳定区底界) 向陆分布边界 流体运移 海底甲烷渗漏
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基于kHz~MHz频段电频谱的多孔介质中水合物饱和度评价方法:数值模拟研究 被引量:1
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作者 王硕 邢兰昌 +3 位作者 魏伟 韩维峰 朱作飞 苏丕波 《新能源进展》 CSCD 北大核心 2024年第6期671-680,共10页
宽频电频谱蕴含了导电、电极化及其频散机制的信息,天然气水合物的介电常数在kHz~MHz频段呈现频散特性,提出了基于该频段的电频谱来反演水合物饱和度的新思路。首先建立含水合物多孔介质的电场有限元数值模型,然后探讨水合物饱和度、水... 宽频电频谱蕴含了导电、电极化及其频散机制的信息,天然气水合物的介电常数在kHz~MHz频段呈现频散特性,提出了基于该频段的电频谱来反演水合物饱和度的新思路。首先建立含水合物多孔介质的电场有限元数值模型,然后探讨水合物饱和度、水合物微观赋存模式、电场频率等因素对宽频电频谱的影响规律,最后针对含悬浮型和包裹型水合物多孔介质分别提出基于两步法的三相介电混合模型,进而建立水合物饱和度计算模型。研究结果表明:(1)在含包裹型水合物多孔介质中,水合物将石英砂颗粒与孔隙水隔离,则多孔介质低频段(<kHz)电频谱不受双电层极化的影响;当频率高于水合物频散频率时,含悬浮型和包裹型水合物多孔介质的复电导率虚部和复介电常数实部随着水合物饱和度的增大而显著降低;(2)对于含悬浮型水合物多孔介质,先将孔隙水与水合物的混合物视为等效孔隙流体相,采用Bruggeman(BR)模型计算等效介电常数,后将等效孔隙流体相与骨架颗粒混合,采用Bruggeman-Hanai(BH)模型计算含水合物多孔介质的等效介电常数,利用该BR-BH三相介电混合模型计算水合物饱和度,最大绝对误差为0.08,最大相对误差为5.67%;(3)对于含包裹型水合物多孔介质,先将骨架颗粒与水合物的混合物视为等效骨架颗粒相,采用Maxwell Garnett(MG)或BR模型计算等效介电常数,后将等效骨架颗粒相与孔隙水混合,采用BH模型计算含水合物多孔介质的等效介电常数,利用MG-BH和BR-BH三相介电混合模型分别计算水合物饱和度,最大绝对误差均为0.04,最大相对误差均低于10%。该研究建立了一种新的水合物饱和度评价方法,为天然气水合物储层定量评价和动态监测技术的开发提供了理论基础。 展开更多
关键词 天然气水合物 多孔介质 水合物饱和度 电学特性 宽频电频谱 数值模拟
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石英砂介质中CO_2水合物形成影响研究 被引量:6
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作者 张金华 张郁 魏伟 《天然气化工—C1化学与化工》 CAS CSCD 北大核心 2018年第2期34-39,共6页
二氧化碳水合物的形成对二氧化碳地下固态封存和二氧化碳置换开采甲烷水合物有着重要的指导意义。在设计的水合物实验装置上,研究了不同初始压力、不同水合物形成温度和不同石英砂粒径条件下对二氧化碳水合物的诱导时间、生成速度等特... 二氧化碳水合物的形成对二氧化碳地下固态封存和二氧化碳置换开采甲烷水合物有着重要的指导意义。在设计的水合物实验装置上,研究了不同初始压力、不同水合物形成温度和不同石英砂粒径条件下对二氧化碳水合物的诱导时间、生成速度等特性的影响。结果表明,水合物的生成量随着初始实验压力的增大和生成温度的降低而增大,基本不受石英砂粒径的影响;水合物平均生成速度随着初始实验压力降低、水合物生成温度降低和石英砂粒径增大而变慢;诱导时间随着初始压力的降低和石英砂粒径的增加而明显变长;若初始实验压力较高,导致二氧化碳在生成水合物前发生液化现象,则水合物生成诱导时间不明显,同时水合物平均生成速度也较慢。 展开更多
关键词 石英砂 二氧化碳水合物 粒径 初始实验压力 水合物生成量 诱导时间
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基于激电法评价含水合物沉积物渗透率数值模拟研究 被引量:3
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作者 邢兰昌 王硕 +4 位作者 张欢欢 魏伟 韩维峰 杨金秀 葛新民 《新能源进展》 CSCD 2023年第4期320-332,共13页
含水合物沉积物样品渗透率的实验测量过程中存在成本高、周期长、水合物相态变化等问题,水合物开采过程中缺乏可对储层渗透率动态变化进行实时监测的技术。提出基于激电响应评价含水合物沉积物渗透率的新方法,构建含水合物多孔介质的流... 含水合物沉积物样品渗透率的实验测量过程中存在成本高、周期长、水合物相态变化等问题,水合物开采过程中缺乏可对储层渗透率动态变化进行实时监测的技术。提出基于激电响应评价含水合物沉积物渗透率的新方法,构建含水合物多孔介质的流场与电场有限元数值模型,探讨水合物饱和度、骨架颗粒尺寸等因素对复电导率和渗透率的影响规律及机理,建立基于复电导率参数的含水合物多孔介质渗透率评价模型。研究结果表明:(1)随着多孔介质骨架颗粒粒径及等效孔径的增大,复电导率谱的弛豫时间增大,复电导率虚部极大值所对应频率降低,双电层极化主导频率范围内的复电导率虚部增大,多孔介质有效渗透率增大;(2)随着孔隙填充型水合物的饱和度增加,双电层极化主导的频率范围内复电导率虚部减小,界面极化主导的频率范围内复电导率虚部增大,含水合物多孔介质有效渗透率及其变化率持续减小;(3)双电层极化主导的频率范围内复电导率虚部与渗透率之间存在确定性关系,在饱和水条件下选取的固定频率处复电导率虚部与渗透率呈幂函数关系,结合饱和与非饱和条件下复电导率之间的关系以及归一化渗透率与饱和度之间的关系可建立基于复电导率虚部的含水合物多孔介质有效渗透率评价模型。研究结果可为开发基于激电法的含水合物沉积物样品渗透率实验测量技术以及天然气水合物储层渗透率动态监测技术提供理论与模型基础。 展开更多
关键词 天然气水合物 渗透率 激发极化 复电导率 水合物饱和度 数值模拟
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基于电-力-声多物理场耦合数值模型的含水合物多孔介质声速和衰减特性研究 被引量:2
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作者 徐源 张欢欢 +4 位作者 邢兰昌 魏伟 韩维峰 魏周拓 邓少贵 《新能源进展》 2022年第5期400-409,共10页
在物理模拟实验中对水合物微观赋存模式和饱和度进行准确控制和评价尚存在技术困难,仅依赖实验技术研究含水合物沉积物声学特性、建立储层参数解释模型存在局限性。采用基于有限元的数字岩石物理技术,针对悬浮、接触和胶结三种典型的水... 在物理模拟实验中对水合物微观赋存模式和饱和度进行准确控制和评价尚存在技术困难,仅依赖实验技术研究含水合物沉积物声学特性、建立储层参数解释模型存在局限性。采用基于有限元的数字岩石物理技术,针对悬浮、接触和胶结三种典型的水合物微观赋存模式分别建立多孔介质的三维电−力−声多物理场耦合模型,考察了微观赋存模式和水合物饱和度对多孔介质声速和衰减的影响规律,对比了声速数值模拟与理论模型计算结果,建立了声波衰减参数与水合物饱和度之间的关系式。研究结果表明:(1)对于三种水合物赋存模式,由于水合物相比孔隙水具有更高的弹性模量,多孔介质的声速随着水合物饱和度的增大而增大;水合物的存在导致声波在传播过程中遇到更多不连续的声阻抗界面,声衰减随着水合物饱和度的增大而近似线性增大;(2)悬浮和接触赋存模式条件下,水合物饱和度对多孔介质的声速和衰减影响规律基本一致;对于相同的水合物饱和度,胶结模式条件下含水合物多孔介质具有更高的声速和更小的声衰减;(3)通过合理选择参数值,利用权重方程与Lee改进的Biot-Gassmann Theory(BGTL)模型估算的含悬浮和接触模式水合物多孔介质的声速较为准确;通过等效介质理论模型C计算的含胶结模式水合物多孔介质的声速更为准确。研究结果可为获取复杂条件下含水合物沉积物的声学特性提供数值建模方法,为基于声波测井数据的水合物储层精细评价提供理论支撑。 展开更多
关键词 天然气水合物 数字岩石物理 微观赋存模式 水合物饱和度 声速 声衰减
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基于多场耦合数值模型的含水合物多孔介质声学特性:骨架颗粒排列和形状的影响
8
作者 王云龙 邢兰昌 +3 位作者 魏伟 韩维峰 朱作飞 苏丕波 《新能源进展》 北大核心 2025年第1期7-16,共10页
含水合物沉积物的声学特性受到水合物饱和度和微观赋存模式、骨架颗粒排列方式和形状等因素的影响,目前尚缺少针对骨架颗粒排列方式和颗粒形状影响规律和机理的研究。基于电-力-声多物理场耦合建模方法建立了不同骨架颗粒排列方式和不... 含水合物沉积物的声学特性受到水合物饱和度和微观赋存模式、骨架颗粒排列方式和形状等因素的影响,目前尚缺少针对骨架颗粒排列方式和颗粒形状影响规律和机理的研究。基于电-力-声多物理场耦合建模方法建立了不同骨架颗粒排列方式和不同颗粒形状条件下的含水合物沉积物有限元数值模型,探讨了不同水合物分布模式和饱和度条件下骨架颗粒排列方式和形状对沉积物声速和声衰减特性的影响规律和机理。研究结果表明:(1)水合物饱和度较低时,骨架颗粒菱形排列模型中石英砂颗粒体积占比高于立方排列模型,菱形排列模型的声速相对较高;随着水合物饱和度的升高,两类模型中水合物体积占比差异随之增大,水合物在立方排列模型中的体积占比相对较高,菱形排列模型的声速增长速率较低;(2)菱形排列模型的孔隙度小于立方排列模型,声波传播过程中能量衰减较低;(3)与圆球颗粒模型相比,椭球颗粒模型包含纵横比小且数量多的孔隙,导致椭球颗粒模型体积模量较小、声速较低;(4)椭球颗粒模型中孔隙的数量较多且尺寸较小,导致椭球颗粒模型中的波能损耗低于圆球颗粒模型。研究结果可为天然气水合物储层地震勘探和声波测井数据的解释提供理论支撑。 展开更多
关键词 天然气水合物 多孔介质 数值模型 颗粒排列 颗粒形状 声学特性
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含水合物沉积物复电导率测试实验系统设计与开发 被引量:3
9
作者 张树立 邢兰昌 +2 位作者 魏伟 韩维峰 魏周拓 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2022年第1期89-95,共7页
设计与开发了一套可用于测量含水合物沉积物低频复电导率频谱的实验系统。系统硬件主要包括样品夹持器和参数测量模块,自主开发的测控软件能够完成参数测量模块的自动化控制以及测量数据的显示、处理和保存。开展了天然海沙中四氢呋喃... 设计与开发了一套可用于测量含水合物沉积物低频复电导率频谱的实验系统。系统硬件主要包括样品夹持器和参数测量模块,自主开发的测控软件能够完成参数测量模块的自动化控制以及测量数据的显示、处理和保存。开展了天然海沙中四氢呋喃水合物模拟实验与测试,分析了样品的复电导率参数响应特性,进而验证了系统的可用性。数据分析结果表明:复电导率实部反映了含水合物模拟沉积物的导电性,水合物饱和度越高则沉积物导电能力越弱;复电导率虚部反映了模拟沉积物的电极化强度,水合物饱和度越高则双电层极化作用越弱、界面极化作用越强。该系统将用于开展甲烷水合物生成/分解实验以及复电导率参数测试,为建立电法测井数据的解释模型、开发新型的测井方法提供实验平台。 展开更多
关键词 天然气水合物 测试系统 复电导率 模拟实验 电极化
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甲烷水合物形成对蒙脱石表面区域电学特性的影响:分子动力学和有限元数值模拟
10
作者 武晓菲 邢兰昌 +3 位作者 魏伟 韩维峰 吕笑焱 钟杰 《新能源进展》 CSCD 北大核心 2024年第5期557-568,共12页
含天然气水合物泥质沉积物的电学特性是反演水合物饱和度、渗透率等储层参数的重要物理性质。甲烷水合物形成对黏土矿物颗粒表面电学性质的影响机制尚不明晰,制约了对骨架颗粒表面电导及沉积物电性参数的准确建模和计算。提出分子动力学... 含天然气水合物泥质沉积物的电学特性是反演水合物饱和度、渗透率等储层参数的重要物理性质。甲烷水合物形成对黏土矿物颗粒表面电学性质的影响机制尚不明晰,制约了对骨架颗粒表面电导及沉积物电性参数的准确建模和计算。提出分子动力学(MD)与有限元(FE)数值模拟相结合的新方法,基于Gouy-Chapman-Stern(GCS)理论建立无/含水合物-蒙脱石-Na Cl溶液体系的MD和FE数值模型,探讨甲烷水合物形成对蒙脱石表面双电层性质和表面区域电势分布的影响规律及机理。研究结果表明:(1)利用MD模型可获得含水合物条件下蒙脱石表面双电层中Stern层和扩散层的厚度以及溶液中离子的扩散系数,为FE模型提供双电层结构参数与离子运动参数,基于FE模型可分析蒙脱石表面区域电势分布特性;(2)蒙脱石表面形成稳定致密的钠离子层与界面水层,甲烷分子无法在蒙脱石表面生成水合物,因此水合物不影响Stern层而仅侵占部分扩散层区域;水合物形成过程中“排盐效应”使溶液的盐离子浓度增大,对扩散层中Na+产生排斥作用,使扩散层中的部分Na+进入Stern层,导致扩散层变薄;水合物的生长降低了溶液中离子的扩散系数;(3)水合物对扩散层的侵占使得扩散层部分区域的相对介电常数发生变化,引起该区域中电势的非均匀分布;水合物的存在不影响Stern层内的电势分布,但被水合物侵占的扩散层部分相对介电常数变小,引起扩散层内平均电势的升高;随着水合物与黏土颗粒表面距离的增加,平均电势逐渐降低。研究结果可为认识含水合物泥质沉积物中骨架颗粒的电学特性、量化颗粒表面电性参数提供理论和模型基础。 展开更多
关键词 甲烷水合物 黏土矿物 双电层 电学特性 分子动力学 有限元数值模拟
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基于流场-电场耦合的含水合物模拟岩心电学特性数值实验 被引量:5
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作者 邢兰昌 齐淑英 +2 位作者 李馨 魏伟 韩维峰 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2020年第12期5-9,50,共6页
提出了一种基于流场-电场耦合的含水合物模拟岩心岩电数值实验方法,包括模拟岩心建立和电学参数计算,即在构建多孔介质几何结构的基础上进行流场和电场耦合计算。利用水驱油过程所形成的油/水分布来模拟水合物/水在模拟岩心中的微观分... 提出了一种基于流场-电场耦合的含水合物模拟岩心岩电数值实验方法,包括模拟岩心建立和电学参数计算,即在构建多孔介质几何结构的基础上进行流场和电场耦合计算。利用水驱油过程所形成的油/水分布来模拟水合物/水在模拟岩心中的微观分布状态,通过改变壁面接触角、界面张力、油水黏度比、驱替时间等因素实现对相空间分布和含水合物饱和度的调节。利用平板电极在模拟岩心两侧施加1 Hz^1 MHz频率的交流电场,通过电场计算得到模拟岩心的等效容抗和等效电阻,从而获得宽频率范围的电学响应特性。 展开更多
关键词 天然气水合物 电学特性 模拟岩心 数值模拟 流场-电场耦合 岩石物理
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基于宽频复电阻率的含黏土沉积物中水合物饱和度计算方法 被引量:4
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作者 邢兰昌 牛佳乐 +3 位作者 魏伟 韩维峰 魏周拓 葛新民 《新能源进展》 2020年第4期251-257,共7页
天然气水合物沉积物中的黏土成分显著影响沉积物的电学特性以及水合物饱和度的计算模型。以自主设计开发的复电阻率参数测量装置为实验平台,在20 Hz^100 kHz频率范围内测试了黏土条件下含水合物海沙体系的复电阻率,分析了复电阻率的频... 天然气水合物沉积物中的黏土成分显著影响沉积物的电学特性以及水合物饱和度的计算模型。以自主设计开发的复电阻率参数测量装置为实验平台,在20 Hz^100 kHz频率范围内测试了黏土条件下含水合物海沙体系的复电阻率,分析了复电阻率的频散特性、黏土影响以及主导的电极化机制,利用泥质修正Archie公式建立了基于宽频复电阻率的水合物饱和度计算模型。研究结果表明:(1)含水合物海沙体系的复电阻率呈现出显著的频散特性,双电层极化和界面极化分别是20 Hz^1 kHz和1~100 kHz频段主导的极化机制;(2)黏土颗粒表面的双电层发生形变增强了含水合物沉积物双电层极化作用,提高了复电阻率相角和虚部的绝对值;(3)在20 Hz^100 kHz频率范围内泥质修正Archie公式岩性系数较为稳定,而胶结指数和饱和度指数与测试频率之间的关系在20 Hz^1 kHz和1~100 kHz频段差异显著,因此应分频段建立水合物饱和度计算模型。本研究为探讨含水合物沉积物的低频电学特性和建立含黏土沉积物中水合物饱和度计算模型提供了新的途径。 展开更多
关键词 天然气水合物 水合物饱和度 宽频复电阻率 含黏土沉积物 阿尔奇公式 频散特性
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海域天然气水合物富集成藏评价方法:以墨西哥湾AC818#1区域为例 被引量:3
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作者 张金华 苏明 +6 位作者 魏伟 韩维峰 樊波 张巧珍 隆惠清 崔悦 张彤彤 《地质科技情报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期1-7,共7页
温压稳定条件、气源生成条件、构造输导条件和沉积储集条件4个要素相互间的匹配性控制着天然气水合物的富集程度。基于天然气水合物成藏要素的分析,初步构建了海域天然气水合物富集的评价方法:首先评价区域内是否具备天然气水合物成藏... 温压稳定条件、气源生成条件、构造输导条件和沉积储集条件4个要素相互间的匹配性控制着天然气水合物的富集程度。基于天然气水合物成藏要素的分析,初步构建了海域天然气水合物富集的评价方法:首先评价区域内是否具备天然气水合物成藏的条件,明确天然气水合物稳定域范围;然后在稳定域内寻找有利目标,评价是否具备天然气水合物规模富集的条件。对墨西哥湾AC818#1区域的评价结果与勘探结果一致,显示了评价方法的可行性;最后,进一步指出未来海域天然气水合物富集评价应建立地质"甜点"区、开发"甜点"区和工程"甜点"区等综合评价体系,从而确定最佳靶体。 展开更多
关键词 天然气水合物 富集成藏 “甜点”区 评价方法 墨西哥湾 AC818地区
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以煤层气为燃料的固体氧化物燃料电池发电系统的模拟与分析 被引量:22
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作者 赵永明 薛华庆 +1 位作者 张福东 彭涌 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第3期1043-1052,共10页
固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)发电具有效率高、噪声低、排放低的优点。为评估煤层气SOFC发电系统性能,并与现有燃气内燃机发电技术进行对比,在AspenPlus模拟环境中构建了SOFC发电系统流程,研究30%和91%煤层气浓度下... 固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)发电具有效率高、噪声低、排放低的优点。为评估煤层气SOFC发电系统性能,并与现有燃气内燃机发电技术进行对比,在AspenPlus模拟环境中构建了SOFC发电系统流程,研究30%和91%煤层气浓度下水碳比、电流密度、空气预热温度等参数对系统性能的影响,并与燃气内燃机发电进行技术经济性比较。结果表明,使用30%浓度煤层气时,SOFC发电效率为38.7%,略低于燃气内燃机发电效率,年CO2排放量与燃气内燃机接近;使用91%浓度煤层气时,SOFC发电效率为53.2%,高出燃气内燃机13.4%,年燃料成本降低24%,年CO2排放量相比燃气内燃机降低23%;受大量冷却空气的影响,SOFC的NOx排放是燃气内燃机的2倍。由结果可知,当煤层气浓度在30%以上时,SOFC相比燃气内燃机才具有效率优势;煤层气浓度越高,SOFC的效率优势越明显;当煤层气浓度低于30%时,建议仍使用燃气内燃机进行发电。 展开更多
关键词 煤层气 固体氧化物燃料电池 发电系统 燃气内燃机
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基于有限元模型的TDR探头优化及水合物饱和度测量的数值实验 被引量:3
15
作者 高亮 王亚军 +2 位作者 邢兰昌 魏伟 韩维峰 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2022年第5期43-49,共7页
对垂直于TDR探针方向平面上测试区域内含水合物沉积物的测量响应进行了有限元数值建模和分析,基于数值模型对TDR探头的探针个数、间距和直径等结构参数进行优化设计。利用优化后的探头对多孔介质中水合物饱和度进行了仿真测量,比较了表... 对垂直于TDR探针方向平面上测试区域内含水合物沉积物的测量响应进行了有限元数值建模和分析,基于数值模型对TDR探头的探针个数、间距和直径等结构参数进行优化设计。利用优化后的探头对多孔介质中水合物饱和度进行了仿真测量,比较了表观介电常数与水合物饱和度的关系模型。结果表明:(1)随着探针个数由3增加至5,探针周围有效极化面积逐步增大;三针式TDR探头对于内外探针之间的水合物探测灵敏度最高。(2)在探针间距一定的条件下,随着探针直径的增大,“集肤效应”减弱,探测范围扩大;但探针直径越大,其对被测样品产生的干扰越大。(3)基于有限元数值模型得到TDR响应与Maxwell-DeLoor模型具有较好的一致性。 展开更多
关键词 天然气水合物 水合物饱和度 时域反射法 有限元法 介电常数
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基于TDR双参数的沉积物中水合物饱和度测量 被引量:4
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作者 王亚军 魏伟 +2 位作者 邢兰昌 韩维峰 高亮 《新能源进展》 2021年第5期402-410,共9页
针对沉积物中水合物饱和度的测量问题,立足于时域反射技术(TDR)能够同时获得含水合物沉积物表观介电常数和电导率的优点,提出了一种基于介电常数/电导率双参数的水合物饱和度评价新方法。在分析介电常数和电导率测量原理的基础上,设计... 针对沉积物中水合物饱和度的测量问题,立足于时域反射技术(TDR)能够同时获得含水合物沉积物表观介电常数和电导率的优点,提出了一种基于介电常数/电导率双参数的水合物饱和度评价新方法。在分析介电常数和电导率测量原理的基础上,设计了四氢呋喃(THF)水合物模拟实验与参数测量系统以及实验方案;基于TDR测量响应分析了孔隙水电导率对水饱和的以及含水合物的模拟沉积物介电常数和电导率的影响;利用TDR获取的不同水合物饱和度条件下的介电常数测量数据对比分析了经典介电常数模型的性能,并以Lichteneker-Rother(LR)模型为原型建立了水合物饱和度与介电常数之间的关系模型,以阿尔奇公式为原型建立了基于TDR测量电导率的水合物饱和度计算模型。研究结果表明:采用LR模型和Maxwell-DeLoor模型能够较准确地描述TDR测量表观介电常数与水合物饱和度之间的关系;基于表观介电常数/电导率双参数的水合物饱和度联合评价方法为提高评价结果的准确度和可靠性提供了新途径。将来需要结合水合物储层实际特征开展模拟实验并进一步完善饱和度计算模型,将基于TDR双参数的饱和度联合评价方法推广应用到含天然气水合物沉积物。 展开更多
关键词 天然气水合物 水合物饱和度 时域反射技术(TDR) 介电常数 电导率
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海洋天然气水合物开采的固相控制策略 被引量:1
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作者 卢静生 吴思婷 +6 位作者 李栋梁 梁德青 魏伟 何勇 史伶俐 邓福成 熊友明 《新能源进展》 2022年第2期137-145,共9页
天然气水合物是一种潜在的洁净能源资源,我国南海有丰富的储量,被认为是后石油时代的重要战略资源之一,然而目前大部分的海洋天然气水合物开采都受到出砂影响。针对深水天然气水合物开采过程中易出砂的现象,通过前期的出砂实验、理论和... 天然气水合物是一种潜在的洁净能源资源,我国南海有丰富的储量,被认为是后石油时代的重要战略资源之一,然而目前大部分的海洋天然气水合物开采都受到出砂影响。针对深水天然气水合物开采过程中易出砂的现象,通过前期的出砂实验、理论和数值模拟,提出了海洋天然气水合物开采过程中固相(砂和水合物)控制方案。总结了天然气水合物开采过程中出砂特性和防砂案例,提出大颗粒水合物对泥质粉砂具有挡砂作用,进而影响防砂设计精度。据此,根据开发角度的天然气水合物藏6类细分,提出了考虑水合物颗粒本身及其分解作用的固相控制方法。结合南海天然气水合物储层公开资料,设计出相应的固相控制精度,以期最终形成出砂/防砂/井筒携砂/水合物二次生成预防为一体的固相控制体系,为南海天然气水合物安全高效地商业开发提供参考。 展开更多
关键词 天然气水合物 开采 固相控制 海洋 南海
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