X射线衍射法在天然气水合物研究中的应用 被引量：18

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作者 刘昌岭 孟庆国 《岩矿测试》 CAS CSCD 北大核心 2014年第4期468-479,共12页

天然气水合物是一种由气体分子(包括烃类和CO2、H2S等非烃类气体)和水分子在高压低温环境中形成的笼型水合物,主要有Ⅰ型(立方晶体结构)、Ⅱ型(菱形晶体结构)和H型(六方晶体结构)三种晶体结构。研究水合物的结构特征及变化规律,对于认... 天然气水合物是一种由气体分子(包括烃类和CO2、H2S等非烃类气体)和水分子在高压低温环境中形成的笼型水合物,主要有Ⅰ型(立方晶体结构)、Ⅱ型(菱形晶体结构)和H型(六方晶体结构)三种晶体结构。研究水合物的结构特征及变化规律,对于认识水合物形成机理、微观动力学、相态转化及水合物样品鉴定等具有重要意义。X射线衍射(XRD)是一种利用X射线照射晶体(或某些非晶态物质)时产生的衍射来研究晶体内部结构(即内部原子排布)的分析技术。该技术应用于天然气水合物研究,不仅能准确获取水合物的结构类型及晶格参数等重要信息,还能观测水合物生成分解的微观动力学过程。本文阐述了XRD技术应用于水合物结构特征研究、水合物生成/分解动力学过程原位观测以及野外水合物样品鉴定等方面的研究进展。已知结构Ⅰ型和Ⅱ型水合物立方晶体的边长分别约为12.0×10-10m和17.3×10-10m,而结构H型水合物六方晶体a轴和c轴的边长分别约为12.2×10-10m和10.0×10-10m,因此,通过XRD技术准确测量水合物晶体的晶格参数,即可判定水合物晶体的结构类型,该技术在国外已应用于海洋和冻土区钻获的天然气水合物样品鉴定并获得结构信息。此外,通过测定不同条件下生成的水合物晶体参数的变化,可研究水合物的结构转换及其影响规律,研究表明混合气体的组成、客体分子体积及直径大小、温度等都对水合物晶体参数及结构产生影响。通过在高压环境下的XRD原位技术,可测定水合物的生成与分解过程中衍射峰的变化,研究水合物生成/分解动力学过程,研究表明水合物生成/分解主要分两个阶段,即在气液(固)表面的快速生成/分解过程及气体分子在液(固)体内部的扩散过程,后一个阶段控制着反应速度。目前,国外在水合物研究中应用XRD技术已相对成熟,而我国才刚刚起步。本文认为,将XRD技术应用到天然气水合物的研究中,可解决水合物的结构类型鉴别及晶格参数测量等基本的科学问题,而且XRD技术与核磁共振、红外光谱、X-CT等分析技术的联用,尚有很大的发展空间,将为天然气水合物相关的理论研究提供强有力的技术支撑。 展开更多

关键词 X射线衍射 天然气水合物 结构类型 晶胞参数 原位观测

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天然气水合物成藏体系研究进展 被引量：13

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作者 卜庆涛 胡高伟 +3 位作者 业渝光 刘昌岭 李承峰 王家生 《新能源进展》 2015年第6期435-443,共9页

基于近年来国内外冻土区和海域天然气水合物勘探成果,从稳定条件、气源、气体运移、有利储层这几个方面概述了水合物成藏体系的新进展。研究结果表明,地温梯度、海底表层温度、气体组分、孔隙水盐度等多种因素影响并控制了水合物的相平... 基于近年来国内外冻土区和海域天然气水合物勘探成果,从稳定条件、气源、气体运移、有利储层这几个方面概述了水合物成藏体系的新进展。研究结果表明,地温梯度、海底表层温度、气体组分、孔隙水盐度等多种因素影响并控制了水合物的相平衡条件。全球已发现的水合物气体来源以生物成因气、生物成因-热成因混合气为主,热成因气体对水合物成藏的贡献得到了越来越多的重视。烃类气体以扩散、溶解于水和独立气泡的形式在沉积物中发生迁移,断层、底辟、气烟囱构造等为含气流体运移提供了有效的通道。归纳出六种水合物的产出特征和四种水合物的储层类型。通过对水合物成藏模式的总结对比,认为以地质构造环境差异而进行的成藏模式分类具有更好的代表性。 展开更多

关键词 天然气水合物 气源 气体运移 储层 成藏模式

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添加R141b促进剂的CO_2水合物法海水淡化实验研究 被引量：13

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作者 刘昌岭 任宏波 +1 位作者 孟庆国 孙始财 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期90-95,共6页

我国天然气中CO2的利用率非常低,净化过程中脱出的CO2主要是排放,不仅会污染大气,也在无形中损失了巨额的经济效益,因而我国陆地和海上酸性气田开发中加强对CO2的综合利用就显得尤为重要。CO2水合物法海水淡化是一种新型的海水淡化技术... 我国天然气中CO2的利用率非常低,净化过程中脱出的CO2主要是排放,不仅会污染大气,也在无形中损失了巨额的经济效益,因而我国陆地和海上酸性气田开发中加强对CO2的综合利用就显得尤为重要。CO2水合物法海水淡化是一种新型的海水淡化技术,主要是利用较易生成水合物的小分子物质与海水生成水合物晶体,固液分离后,分解水合物即可得到淡水,该技术目前在我国尚处于室内实验研究阶段。为了提高CO2水合物法海水淡化效率,在海水中添加R141b促进剂以加快CO2水合物的生成速度,利用研制的双釜海水淡化实验装置,探讨了R141b促进剂的添加比例及其对CO2水合物法海水淡化效率的影响,确定了该法的技术参数;通过测定水合物生成前后溶液的盐度及离子变化,探讨了CO2水合物法海水淡化的程度。结果表明:①R141b促进剂与海水的最佳体积比为1∶70,添加R141b后CO2水合物法海水淡化效率可提高3倍;②在一级和二级淡化水中,离子去除率平均分别可达58.7%和81.0%,而三级和四级淡化水的平均离子去除率则分别达到了94.8%和98.4%;③四级淡化水的各项离子浓度指标都优于饮用水标准。 展开更多

关键词 CO2水合物 海水淡化 R141B 实验技术 淡化时间 淡化水 盐度 离子去除率 淡化效率

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青海聚乎更钻探区天然气水合物拉曼光谱特征 被引量：7

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作者 孟庆国 刘昌岭 +6 位作者 李承峰 贺行良 王菲菲 卢振权 文怀军 李永红 王伟超 《现代地质》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期1180-1188,共9页

了解天然气水合物的微观结构特征对水合物资源勘探和评价具有重要意义。采用显微激光拉曼光谱技术,对青海聚乎更钻探区内DK8-19、DK11-14和DK12-13等3个站位共9个天然气水合物岩心样品进行了分析测试,探讨了钻探区天然气水合物的拉曼光... 了解天然气水合物的微观结构特征对水合物资源勘探和评价具有重要意义。采用显微激光拉曼光谱技术,对青海聚乎更钻探区内DK8-19、DK11-14和DK12-13等3个站位共9个天然气水合物岩心样品进行了分析测试,探讨了钻探区天然气水合物的拉曼光谱特征。结果表明,青海聚乎更钻探区天然气水合物广泛分布,垂直方向在126.1~322.2m范围内不连续分布,不同钻孔、不同埋深水合物样品的拉曼光谱特征基本一致,初步判断为Ⅱ型结构水合物,且为多元气体水合物。水合物客体除甲烷、乙烷、丙烷及丁烷等烷烃外,普遍含有氮气组分。此外,在DK8-19站位埋深为126.1 m样品中发现水合物相中硫化氢组分的拉曼信号,这说明特定区域内可能存在硫化氢气体且形成了水合物。聚乎更钻探区水合物样品拉曼光谱特征为冻土区天然气水合物成藏与分布规律研究提供了新的启示。 展开更多

关键词 聚乎更钻探区 天然气水合物 显微激光拉曼光谱 永久冻土区 结构特征

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含天然气水合物沉积物三维孔隙结构数值重建 被引量：2

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作者 曾建邦 胡高伟 +3 位作者 李隆键 陈强 吴能友 王广君 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期128-133,共6页

三维孔隙结构重建是揭示沉积物内天然气水合物(以下简称水合物)形成机理及分布规律的基础和前提。在现有的数值重建方法中,模拟退火法被广泛应用。为使该方法的重建结构更加接近于实际,对该方法进行了改进,所构建的数值重建模型能够纳... 三维孔隙结构重建是揭示沉积物内天然气水合物(以下简称水合物)形成机理及分布规律的基础和前提。在现有的数值重建方法中,模拟退火法被广泛应用。为使该方法的重建结构更加接近于实际,对该方法进行了改进,所构建的数值重建模型能够纳入沉积物颗粒形状(包括圆球状、椭球状、扁球状、长扁球状、片状和针状)、尺寸分布(如正态分布)以及水合物分布模式(如胶结状、悬浮状或颗粒状)等重要结构与统计信息,并利用改进后的模型对含水合物沉积物的三维孔隙结构进行了数值重建。最后,对重建的沉积物(不含水合物)孔隙结构进行特征化分析,可获得沉积物内孔隙率和孔径分布等信息;对重建的含水合物沉积物孔隙结构进行特征化分析,可获得各组分体积分布及其截面平均体积分数沿x轴方向的分布曲线等信息。结论认为:所开发的数值重建模型能够重建出与实际情况较为接近的含水合物沉积物三维孔隙结构,且能揭示水合物分布模式对沉积物孔隙内水(或冰)和天然气空间分布的影响。 展开更多

关键词 含天然气水合物 沉积物 孔隙结构 分布模式 模拟退火法 数值重建 特征化分析

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南海北部天然气水合物沉积环境中自生矿物特征 被引量：5

6

作者 张美 邬黛黛 吴能友 《新能源进展》 2016年第1期20-27,共8页

南海北部陆坡发育的自生岩石矿物主要有碳酸盐岩、黄铁矿、石膏等,主要分布在天然气水合物最有潜力的区域,如西沙海槽、神狐海域、东沙西南和东北海域,以东沙东北部海域为自生矿物发育最密集区域。自生碳酸盐岩主要呈结核状、结壳状、... 南海北部陆坡发育的自生岩石矿物主要有碳酸盐岩、黄铁矿、石膏等,主要分布在天然气水合物最有潜力的区域,如西沙海槽、神狐海域、东沙西南和东北海域,以东沙东北部海域为自生矿物发育最密集区域。自生碳酸盐岩主要呈结核状、结壳状、烟囱状、块状等产出,神狐海域和东沙西南海域以白云石为主,西沙海槽以文石为主,东沙东北部主要以高镁方解石为主,具有较轻的碳同位素值和较重的氧同位素值;自生黄铁矿主要呈长条状,由草莓状黄铁矿组成,具有较大的硫同位素值,分布较为广泛;自生石膏主要呈球状或者块状,透明自形晶结构,分布在神狐及东沙海域部分站位。南海北部自生矿物的这些特点可为我国水合物勘探提供自生矿物方面的证据。 展开更多

关键词 天然气水合物 南海 碳酸盐 黄铁矿 石膏

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海底沉积物中天然气水合物形成过程数值模拟:以深部流体向上供给甲烷为背景

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作者 张辉 杨睿 +2 位作者 匡增桂 黄丽 阎贫 《海洋地质与第四纪地质》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期107-116,共10页

为深入了解深部上升流体供应甲烷的海底沉积环境中天然气水合物的形成和聚集过程,综合沉积作用、深部上升甲烷流体的对流和扩散作用、甲烷溶解度控制水合物形成等物理过程,建立了天然气水合物形成过程的数学模型,研究水合物在空间和时... 为深入了解深部上升流体供应甲烷的海底沉积环境中天然气水合物的形成和聚集过程,综合沉积作用、深部上升甲烷流体的对流和扩散作用、甲烷溶解度控制水合物形成等物理过程,建立了天然气水合物形成过程的数学模型,研究水合物在空间和时间尺度上的形成过程。模型通过3个无量纲参数(沉积压实引起的孔隙流体对流与扩散的比率Pe_1、深部流体向上对流传输与扩散的比率Pe_2、深部上升流体的甲烷含量C_(m,ext)~l),形象地描述了天然气水合物在海底沉积中的聚集过程。数值模拟研究表明,天然气水合物首先在稳定带内上部某一位置形成,随后由于沉积作用向下延伸而在稳定带底部形成水合物;水合物演化时间与Pe_1、Pe_2及C_(m,ext)~l呈负相关;水合物含量与Pe1、C_(m,ext)~l负相关,而与Pe_2正相关。甲烷溶解度曲线对水合物形成和分布有重要影响,但深部上升流体的甲烷含量、上升流体的通量决定了整个水合物系统甲烷量的输入和输出,是海底天然气水合物形成的主要控制因素。 展开更多

关键词 天然气水合物 海底上升流体 数值模拟

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含水合物地层渗流特性实验研究进展及瞬态压力脉冲法适用性分析

8

作者 张宏源 刘乐乐 +3 位作者 刘昌岭 孙建业 孟庆国 赵仕俊 《新能源进展》 2016年第4期272-278,共7页

调研了含水合物地层渗流特性实验研究进展,归纳总结了现有的缺点与不足;概述了瞬态压力脉冲法的基本原理及其应用现状,分析讨论了该方法应用于含水合物地层渗流特性实验研究的适用性。主要结论如下:保持稳定渗流难、测量耗时长和水合物... 调研了含水合物地层渗流特性实验研究进展,归纳总结了现有的缺点与不足;概述了瞬态压力脉冲法的基本原理及其应用现状,分析讨论了该方法应用于含水合物地层渗流特性实验研究的适用性。主要结论如下:保持稳定渗流难、测量耗时长和水合物易扰动是现有实验研究存在的主要不足;瞬态压力脉冲法能够解决上述不足,且测量精度高,具有良好的适用性,特别适用于我国南海含水合物地层。建议开展我国南海水合物成藏与开采过程中地层渗流特性模拟实验研究工作。 展开更多

关键词 含水合物沉积物 绝对渗透率 水合物饱和度 瞬态压力脉冲法

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天然气水合物粉晶X射线衍射测试参数优化及分析方法 被引量：5

9

作者 田苗 孟庆国 +4 位作者 刘昌岭 李承峰 胡高伟 冯娟 赵全升 《岩矿测试》 CSCD 北大核心 2017年第5期481-488,共8页

天然气水合物是由烃类气体和水在低温高压下形成的一种非化学计量的笼型晶体水合物,在常温常压下极易分解,需要在低温条件下对其进行测试。本文针对天然气水合物这一特殊样品,重点研究其粉晶X射线衍射测试条件,系统地探讨了步长、扫描... 天然气水合物是由烃类气体和水在低温高压下形成的一种非化学计量的笼型晶体水合物,在常温常压下极易分解,需要在低温条件下对其进行测试。本文针对天然气水合物这一特殊样品,重点研究其粉晶X射线衍射测试条件,系统地探讨了步长、扫描速度、累加次数及测试温度等因素对测试结果的影响,优化了仪器参数,建立了粉晶X射线衍射测试天然气水合物晶体结构的方法,并应用到实验合成的甲烷水合物和我国南海珠江口盆地钻获的天然气水合物样品的晶体结构测试中。结果表明,我国南海珠江口盆地的天然气水合物样品与实验合成的甲烷水合物结构相同,均属立方晶系,为典型的Ⅰ型水合物,晶胞参数分别为11.9309×10^(-10)m和11.9135×10^(-10)m。该技术可准确获得天然气水合物的结构信息,为我国天然气水合物的深入研究提供技术支撑。 展开更多

关键词 天然气水合物 粉晶X射线衍射 甲烷水合物 晶胞参数 晶体结构

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沉积物中甲烷水合物的CO_2置换实验 被引量：16

10

作者 孙建业 刘乐乐 +2 位作者 王小文 王菲菲 刘昌岭 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期56-62,共7页

CO_2置换法是一种具有经济和环境双重效益的天然气水合物开采方法,如何测定CO_2置换沉积物中甲烷水合物的置换速率以及怎样提高置换效率一直备受关注。为此,利用自行研制的实验装置,分别进行了置换温度、甲烷水合物饱和度两个因素影响下... CO_2置换法是一种具有经济和环境双重效益的天然气水合物开采方法,如何测定CO_2置换沉积物中甲烷水合物的置换速率以及怎样提高置换效率一直备受关注。为此,利用自行研制的实验装置,分别进行了置换温度、甲烷水合物饱和度两个因素影响下的CO_2置换沉积物中甲烷水合物模拟实验,探讨了这两个因素对CO_2置换效率的影响规律,并对得到的影响规律进行了置换反应物理过程和相关理论分析。结果表明:①在实验条件下置换反应过程经历快速反应和缓慢反应两个阶段,快速反应阶段的甲烷产气过程受表层甲烷水合物分解过程所控制,而缓慢反应阶段的甲烷产气过程受气体在孔隙水或者冰内的扩散过程所控制;②甲烷水合物分解方式包括吸收CO_2水合物合成释放的热量而分解与降压引起的分解,前者主要由孔隙水或冰的含量决定,而后者主要与温度和压力条件有关;③置换效率随置换温度的增加和甲烷水合物饱和度初始值的减小而变大,置换出来的甲烷气体量随置换温度和甲烷水合物饱和度初始值的增加而增大。结论认为,CO_2置换法更适用于水合物饱和度较高的海域甲烷水合物地层。 展开更多

关键词 甲烷水合物 二氧化碳 水合物饱和度 置换温度 置换速率 置换效率

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基于电化学阻抗谱测试方法研究四氢呋喃水合物的生成和分解过程 被引量：14

11

作者 邢兰昌 陈强 刘昌岭 《岩矿测试》 CAS CSCD 北大核心 2015年第6期704-711,共8页

含水合物沉积物的电学性质极为复杂且影响因素众多,目前所采用的电阻率参数尚不能充分刻画含水合物沉积物的电学特性。本文提出应用电化学阻抗谱法对四氢呋喃水合物的生成和分解过程进行测试,采用等效电路模型拟合阻抗谱,通过分析等效... 含水合物沉积物的电学性质极为复杂且影响因素众多,目前所采用的电阻率参数尚不能充分刻画含水合物沉积物的电学特性。本文提出应用电化学阻抗谱法对四氢呋喃水合物的生成和分解过程进行测试,采用等效电路模型拟合阻抗谱,通过分析等效电路元件参数的变化规律研究水合物生成和分解过程的阻抗谱特征。研究发现:1四氢呋喃水溶液测试体系的电化学阻抗谱可用传荷与扩散共同控制的电极过程的等效电路进行拟合;2在降温、水合物生成前和生成后的过程中,电荷传递电阻和韦伯阻抗能够显著地反映以上三个过程的转换;3升温过程中各电路元件参数总体变化趋势与降温过程相反。研究表明电化学阻抗谱测试法是研究水合物的电学性质及其生成和分解过程动力学机理的一种有效方法,等效电路元件参数能够从不同的角度揭示水合物生成和分解过程的内在信息。 展开更多

关键词 四氢呋喃水合物 生成和分解过程 电化学阻抗谱 等效电路模型

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砂土沉积物中甲烷水合物降压分解渗流阵面实验 被引量：8

12

作者 刘乐乐 鲁晓兵 张旭辉 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期130-136,共7页

地层渗流特性是天然气水合物(以下简称水合物)开采评价的重要内容之一,但是目前与水合物地层渗流特性密切相关的孔隙压力演化数据积累明显不足。为此,进行了砂土沉积物中甲烷水合物降压分解实验。首先进行了实验设计,并标定检验了实验... 地层渗流特性是天然气水合物(以下简称水合物)开采评价的重要内容之一,但是目前与水合物地层渗流特性密切相关的孔隙压力演化数据积累明显不足。为此,进行了砂土沉积物中甲烷水合物降压分解实验。首先进行了实验设计,并标定检验了实验系统测量仪器(压力传感器、温度探头和气体流量计);按照设计的实验步骤,进行了3次降压分解实验,根据实验获得的孔隙压力等重要数据,分析了孔隙压力演化和渗流阵面传播的规律以及影响因素,探讨了孔隙压力演化曲线出现波动段和平稳段的原因。基于实验的基本条件,得到如下结论:①砂土沉积物中渗流阵面传播距离与时间的平方根成近似线性关系,绝对渗透率相近时,初始水合物饱和度越高,渗流阵面传播速度越慢;②甲烷水合物分解导致砂土沉积物的孔隙压力演化曲线存在明显的波动段和平稳段,波动可能是由于样品渗流通道堵塞、贯通交替进行或者气液饱和度交替增大所引起的,平稳段应该是砂土沉积物中等效轴向渗流通道内甲烷水合物分解产气与气体渗流达到动态平衡的间接反映。 展开更多

关键词 甲烷水合物 砂土沉积物 降压法 渗流阵面 孔隙压力 水合物开采 实验室实验 渗流特性

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松散沉积物中水合物降压分解阵面演化实验及数值模拟 被引量：3

13

作者 刘乐乐 孙建业 +1 位作者 刘昌岭 业渝光 《现代地质》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期1234-1241,共8页

水合物分解阵面是水合物开采现场监测关注重点之一,其传播速率与水合物开采效率密切相关,但是目前松散沉积物中水合物降压分解阵面演化数据积累明显不足。进行了松散沉积物中水合物降压分解阵面演化实验,采用时域反射技术测量了水合物... 水合物分解阵面是水合物开采现场监测关注重点之一,其传播速率与水合物开采效率密切相关,但是目前松散沉积物中水合物降压分解阵面演化数据积累明显不足。进行了松散沉积物中水合物降压分解阵面演化实验,采用时域反射技术测量了水合物饱和度随时间的变化,分析了水合物分解阵面的传播规律;提出了轴对称水合物降压分解数学模型并进行了适用性验证,通过敏感性分析探讨了影响因素对水合物分解阵面演化过程的影响关系。基于室内实验和数值模拟认为:(1)水合物降压分解阵面传播距离与其传播时间平方根呈近似线性关系;(2)水合物降压分解阵面传播速率随其传播距离的增加而迅速减小;(3)水合物降压分解阵面传播速率随着绝对渗透率基准值、气体饱和度初始值和环境温度的增加而增大,随着水合物饱和度初始值、下降指数和出口压力的增加而减小。 展开更多

关键词 含水合物沉积物 降压法 分解阵面 时域反射技术 敏感性分析

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X-CT法研究砂岩中甲烷水合物动态分布规律 被引量：3

14

作者 李晨安 李承峰 +3 位作者 刘昌岭 邢兰昌 李彦龙 孟庆国 《核电子学与探测技术》 CAS 北大核心 2018年第2期266-270,共5页

采用Berea砂岩作为沉积物,利用自主研制的反应釜进行甲烷水合物生长和分解实验,运用高分辨X-CT进行甲烷水合物微观观测,研究了其在Berea砂岩孔隙内的分布规律。结果表明:水合物形成初期在沉积物孔隙内以悬浮模式为主,后期以接触模式为主... 采用Berea砂岩作为沉积物,利用自主研制的反应釜进行甲烷水合物生长和分解实验,运用高分辨X-CT进行甲烷水合物微观观测,研究了其在Berea砂岩孔隙内的分布规律。结果表明:水合物形成初期在沉积物孔隙内以悬浮模式为主,后期以接触模式为主,中期以接触与悬浮共存模式为主;水合物的升温分解过程与其生长过程分布规律正好相反;水合物降压分解初期以接触与悬浮共存模式为主,后期以悬浮模式为主;相对于升温过程,水合物分解过程对压力下降表现得更灵敏。 展开更多

关键词 甲烷水合物 X-CT 微观分布模式 升温分解 降压分解

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含水合物沉积物三轴剪切试验与损伤统计分析 被引量：36

15

作者 刘乐乐 张旭辉 +1 位作者 刘昌岭 业渝光 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第3期720-729,共10页

天然气水合物开采诱发水合物分解,削弱水合物地层强度,可能导致地层滑动和生产平台倒塌等工程地质灾害,对水合物开采安全性构成严重威胁.深入理解含水合物沉积物力学性质并建立合理的本构关系模型是水合物开采安全性评价的前提条件.在... 天然气水合物开采诱发水合物分解,削弱水合物地层强度,可能导致地层滑动和生产平台倒塌等工程地质灾害,对水合物开采安全性构成严重威胁.深入理解含水合物沉积物力学性质并建立合理的本构关系模型是水合物开采安全性评价的前提条件.在自主研发的含水合物沉积物力学性质测试实验装置上,采用饱和水海砂沉积物气体扩散法制备了含水合物沉积物样品,并开展了系列的排水三轴剪切试验,通过时域反射技术实现了样品中水合物饱和度的实时在线测量;基于复合材料的罗伊斯(Reuss)应力串联模型和沃伊特(Voigt)应变并联模型提出了含水合物沉积物等效弹性模量的细观力学混合律模型,结合损伤统计理论和摩尔-库伦破坏准则改进了含水合物沉积物的本构关系模型.结果表明:随着水合物饱和度的增加和有效围压的减小,应力-应变曲线由应变硬化型变为应变软化型,割线模量和峰值强度均随水合物饱和度与有效围压的增加而提高,黏聚力受水合物饱和度影响明显,而内摩擦角基本不变;提出的等效弹性模量细观力学混合律模型与改进的本构关系模型均具有良好的适用性,模型参数少且物理意义明确. 展开更多

关键词 含水合物沉积物 时域反射技术 三轴剪切试验 混合律模型 统计损伤理论

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青海聚乎更钻探区含水合物岩心气体组成及其指示意义 被引量：12

16

作者 贺行良 刘昌岭 +5 位作者 孟庆国 卢振权 文怀军 李永红 张少林 王江涛 《现代地质》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期1194-1200,共7页

对青海聚乎更钻探区含天然气水合物岩心气体组成特征进行研究,有助于弄清钻探区天然气水合物的气体成因及来源,对于区内天然气水合物的勘探开发具有重要的指导意义。对DK8-19、DK10-17、DK11-14、DK12-13和DK13-11等5个钻孔获得的18个... 对青海聚乎更钻探区含天然气水合物岩心气体组成特征进行研究,有助于弄清钻探区天然气水合物的气体成因及来源,对于区内天然气水合物的勘探开发具有重要的指导意义。对DK8-19、DK10-17、DK11-14、DK12-13和DK13-11等5个钻孔获得的18个含水合物岩心样品,开展了气体组成和同位素特征及Cl/(C2+C3)-δ13CC1、δDC1-δ13CC1和δ13CC2-δ13CC1等关系图解的综合研究。结果显示:青海聚乎更钻探区含水合物岩心气体以轻烃为主,具湿气特征,其同位素表现为正碳同位素系列特征。除DK8-19孔浅层岩心烃类气体可能含有少量生物成因气外,钻探区其余各孔所有样品的气源组成均以热解成因气为主,为典型的有机成因烃类气体,且来源于淡水环境下形成的天然气。 展开更多

关键词 天然气水合物 聚乎更钻探区 气体组成 同位素 气源成因

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^(13)C固体核磁共振法测定CH_4-THF二元水合物的微观结构特征 被引量：9

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作者 孟庆国 刘昌岭 +1 位作者 业渝光 李承峰 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期135-140,共6页

认识天然气水合物的微观结构特征对于研究其形成机理和储运技术具有重要的意义。为此,采用^(13)C固体核磁共振(SSNMR)技术分析了四氢呋喃(THF)水合物和CH_4—THF二元水合物的笼型结构特征,确定了后者的结构类型和客体分子分布特征,并获... 认识天然气水合物的微观结构特征对于研究其形成机理和储运技术具有重要的意义。为此,采用^(13)C固体核磁共振(SSNMR)技术分析了四氢呋喃(THF)水合物和CH_4—THF二元水合物的笼型结构特征,确定了后者的结构类型和客体分子分布特征,并获得了后者客体分子的笼占有率和水合指数。实验结果表明:①纯THF水合物的2个共振谱峰的化学位移分别为668.3和δ26.1,其THF分子填充在Ⅱ型水合物大笼(5^(12)6~4)中;②CH_4—THF二元水合物和纯THF水合物一样,同为Ⅱ型结构,其THF分子仅填充在大笼(5^(12)6~4)中,笼占有率为0.994 8,而CH_4分子仅占据小笼(5^(12)),笼占有率较低,仅为0.482 5;③由于CH_4分子填充率较低,二元水合物的水合指数为8.67,明显大干理想值(5.67),水合物储气量较小;④CH_4—THF二元水合物中客体分子笼占有率的大小与水合物的生成条件(温度、压力)及制备方法(反应状态、时间等)有关,改变水合物的形成条件,在一定程度上可以调节笼型水合物客体分子的笼占有率,从而提高水合物的储气密度。 展开更多

关键词 CH_4-THF二元水合物 ^(13)C固体核磁共振 化学位移 结构特征 客体分布 笼占有率 水合指数 生成条件

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青海聚乎更水合物赋存区岩心微观孔隙、裂隙的微CT图像表征 被引量：5

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作者 李承峰 刘昌岭 +6 位作者 孟庆国 胡高伟 张巍 卢振权 文怀军 李永红 王伟超 《现代地质》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期1189-1193,共5页

孔隙和裂隙的微观结构是影响岩石声波速度、渗透率等物性参数的重要因素,这些物性参数是冻土区天然气水合物成藏规律研究和资源勘探的重要依据。针对青海聚乎更钻探区钻井岩心,采用微米级计算机断层扫描技术（微CT）对岩心内部的微观孔... 孔隙和裂隙的微观结构是影响岩石声波速度、渗透率等物性参数的重要因素,这些物性参数是冻土区天然气水合物成藏规律研究和资源勘探的重要依据。针对青海聚乎更钻探区钻井岩心,采用微米级计算机断层扫描技术（微CT）对岩心内部的微观孔隙和裂隙进行了形态表征和定量分析。结果表明：泥岩样品中的裂隙较为丰富且连通性较好,裂隙宽度多为100~200μm;而砂岩样品中孔隙分布较为分散且少有显著的连通喉道,数量上以体积小于0.1 mm3的微孔隙为主;通过三维图像体素统计法估算了孔隙和裂隙相对整个岩心的体积含量,其中砂岩样品的孔（裂）隙度为2.36%~2.89%,泥岩样品的孔（裂）隙度为1.04%~3.64%。 展开更多

关键词 微CT 天然气水合物 聚乎更钻探区 岩石 微观结构

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富生烃凹陷背景下热成因气对水合物成藏的贡献探讨 被引量：11

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作者 丛晓荣 苏明 +4 位作者 吴能友 乔少华 沙志彬 卢海龙 苏丕波 《地质学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期170-183,共14页

近年来海域水合物的实际钻探结果显示,当富生烃凹陷具有适宜的水深、温度、压力等地质条件时,浅部沉积物往往是水合物的潜在富集区域。尽管富生烃凹陷具有优异的生排烃潜力,热成因气较为充足,为水合物的形成提供充足的气体来源,但实际... 近年来海域水合物的实际钻探结果显示,当富生烃凹陷具有适宜的水深、温度、压力等地质条件时,浅部沉积物往往是水合物的潜在富集区域。尽管富生烃凹陷具有优异的生排烃潜力,热成因气较为充足,为水合物的形成提供充足的气体来源,但实际调查表明浅部地层中水合物的气体组分和碳同位素更多地表现为微生物成因气或混合成因气的特征,并没有深部热成因气形成的天然气水合物广泛发育的特征。2007年和2015年在我国南海北部陆坡神狐海域白云凹陷进行了两次水合物钻探,与2007年获取的具有微生物成因特征或热成因气贡献非常小的混合成因水合物相比,在2015年钻探中,有钻孔站位的烃类组分测定揭示了较高含量的乙烷和丙烷,从而直接证实了该站位的水合物气源主要是热成因气。白云凹陷内油气钻井地球化学测试分析显示,虽然深部烃类气体受东沙运动的影响存在大规模的逃逸和散失,但部分热成因气仍然可以通过断层、底辟和气烟囱等垂向通道运移至浅部地层之中形成天然气水合物。通过两个钻探区"深部烃源层系—中部运移通道—浅部水合物矿体"三者的垂向耦合对水合物成藏的控制研究,指出通道类型和运移效能的差异可能是导致同一富生烃凹陷背景下的两个水合物矿藏存在差异的主要原因。对于2007年钻探区而言,在深部热成因气沿着效能较低的通道发生自下而上的长距离运移过程中,可能会发生气体组分分异和碳同位素分馏等作用,导致气体的地球化学更多地表现为"微生物成因气"的特征。而在2015年钻探区,由于断裂、底辟构造发育,深部热成因气可以被更有效地输送至水合物成藏沉积地层中,气体组分和同位素没有发生显著的变化。 展开更多

关键词 富生烃凹陷 天然气水合物 气体组分 同位素分馏 流体运移 神狐海域

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水合物沉积物三轴试验存在的关键问题分析 被引量：11

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作者 李彦龙 刘昌岭 +3 位作者 刘乐乐 黄萌 孙建业 李承峰 《新能源进展》 2016年第4期279-285,共7页

三轴剪切试验是获得含水合物沉积物强度参数最有效的途径之一。目前国内研究者从不同的角度进行了大量研究,在某些关键科学问题上形成了共识,但仍存在诸多科学问题需要业内同仁共同探讨。本文在充分调研国内外含水合物沉积物三轴力学测... 三轴剪切试验是获得含水合物沉积物强度参数最有效的途径之一。目前国内研究者从不同的角度进行了大量研究,在某些关键科学问题上形成了共识,但仍存在诸多科学问题需要业内同仁共同探讨。本文在充分调研国内外含水合物沉积物三轴力学测试成果的基础上指出:由于缺乏统一的测试标准和规范,目前国内含水合物沉积物三轴剪切试验仍存在不同研究成果横向可比较性差、经验模型通用性不足、测试结果与现场实际差距大等关键科学问题;制样方法、粒度分布规律、沉积物本身固结程度、试验温度、剪切速率、气体类型、饱和度测量方法、试样尺寸等的差异是造成上述问题的关键因素。为了增强研究成果的指导意义,笔者建议各研究者在发表研究成果的同时公布详细的测试方法和测试条件,通过建立统一的行业标准来促进含水合物沉积物三轴剪切试验的发展,从而为水合物资源的安全高效开采提供科学依据。 展开更多

关键词 天然气水合物 水合物沉积物 三轴试验 力学特性 强度参数

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