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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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

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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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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

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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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沉积物中甲烷水合物的CO_2置换实验 被引量：16

6

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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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

7

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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X-CT法研究砂岩中甲烷水合物动态分布规律 被引量：3

8

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

9

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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^(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

10

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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水合物沉积物三轴试验存在的关键问题分析 被引量：11

11

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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多孔介质中甲烷水合物聚散过程的交流阻抗谱响应特征 被引量：9

12

作者 金学彬 陈强 +2 位作者 邢兰昌 刘昌岭 郑金吾 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期120-127,共8页

电学特性实验是探索天然气水合物(以下简称水合物)生成分解过程及其动力学特征的有效技术手段。较之于过去单一的仅对电阻率参数进行测试的实验方法,交流阻抗谱测试方法可以获得一定频率范围内被测体系的阻抗(包括电阻、电抗)特性变化规... 电学特性实验是探索天然气水合物(以下简称水合物)生成分解过程及其动力学特征的有效技术手段。较之于过去单一的仅对电阻率参数进行测试的实验方法,交流阻抗谱测试方法可以获得一定频率范围内被测体系的阻抗(包括电阻、电抗)特性变化规律,从而有助于更全面深入地认识水合物的电学性质特征。为此,设计了甲烷水合物交流阻抗谱测试系统,以甲烷水合物一多孔介质一浓度为3.5%的盐水为研究体系,测试了水合物在多孔介质内合成与分解过程中研究体系的阻抗谱,并分析了阻抗谱特征参数随水合物饱和度变化的规律。结果表明:①采用激发源的不同频率测试的结果差异明显,在低测试频率(0.1~10.6 Hz)下,测试体系的水合物饱和度与阻抗谱参数之间未表现出明显的规律性关系,而在中高测试频率(101.8 Hz^1 MHz)下,阻抗谱参数随着测试体系水合物饱和度的增加而增加;②当测试频率为101.8Hz、1 114Hz和10 746 Hz时,在一定的误差允许范围内,测试体系的阻抗谱参数与水合物饱和度之间符合单调递增的线性关系;③阻抗幅值的频散特性与水合物饱和度之间存在着明显的对应关系。 展开更多

关键词 天然气水合物 电学特性 合成与分解过程 交流阻抗谱 测试方法 多孔介质 水合物饱和度 频散特性

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CT图像法观测不同粒径多孔介质中水合物分布 被引量：7

13

作者 李晨安 李承峰 +1 位作者 刘昌岭 邢兰昌 《核电子学与探测技术》 CAS 北大核心 2018年第4期545-551,共7页

以不同粒径Al_2O_3球作为多孔介质,结合耐高压反应釜进行氙气水合物生长和分解实验。运用高分辨X-CT进行氙气水合物生长与分解过程微观观测,研究了其在不同粒径多孔介质孔隙内的分布规律。结果表明:在粒径1.5 mm介质中,水合物生长初期... 以不同粒径Al_2O_3球作为多孔介质,结合耐高压反应釜进行氙气水合物生长和分解实验。运用高分辨X-CT进行氙气水合物生长与分解过程微观观测,研究了其在不同粒径多孔介质孔隙内的分布规律。结果表明:在粒径1.5 mm介质中,水合物生长初期以接触模式为主;中期以接触与胶结共存模式为主;后期以胶结模式为主。与1.5 mm介质比较,500μm多孔介质中水合物生长速率更快。在氙气水合物分解过程中,对于同一种粒径的多孔介质,水合物在多孔介质中的垂向动态分布规律具有明显的差异,呈现出由介质上侧向下侧逐步分解的趋势。 展开更多

关键词 氙气水合物 x—CT 微观分布模式 升温分解 粒径

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冰生消过程体系导热系数动态变化特性 被引量：8

14

作者 孙始财 于得津 +2 位作者 刘昌岭 张勇 孟庆国 《制冷学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期69-74,共6页

本文利用基于瞬变平面热源技术的Hot Disk热常数分析仪研究了冰生消过程中导热系数的变化规律。根据体系状态的变化,冰的生消过程可以分为5个阶段:未结冰过程(纯水)、结冰过程(冰水混合)、纯冰过程、融冰过程(冰水混合)、完全融解(纯水... 本文利用基于瞬变平面热源技术的Hot Disk热常数分析仪研究了冰生消过程中导热系数的变化规律。根据体系状态的变化,冰的生消过程可以分为5个阶段:未结冰过程(纯水)、结冰过程(冰水混合)、纯冰过程、融冰过程(冰水混合)、完全融解(纯水)。实验温度从10.3℃降至-11.0℃,然后再升至10.3℃,5个阶段中测得的导热系数分别为0.592~0.669 W/(m·K)、0.603~2.284 W/(m·K)、2.019~3.106 W/(m·K)、0.611~1.945 W/(m·K)和0.596~0.598 W/(m·K)。结果表明:水结冰融冰过程中,体系导热系数发生动态变化,并且体系导热系数值可能不是纯冰或冰水混合物的导热系数;当温度接近冰点时,水或冰的结构可能改变,导致体系导热系数突变。由于冰和水的密度不同,在结冰融冰过程中体系局部微环境的冰水两相可能存在微弱的自然对流,进而影响体系的导热系数。在实际生产活动中冰的生消过程一般接连发生,考虑体系导热系数动态变化的因素,可以避免热平衡失调影响生物环境或涉冰构筑物结构性能。 展开更多

关键词 冰 相变 导热系数 测试 动态特性

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CT图像法计算Berea砂岩孔隙度 被引量：9

15

作者 李晨安 李承峰 +3 位作者 刘昌岭 邢兰昌 孟庆国 李海寿 《核电子学与探测技术》 北大核心 2017年第5期482-487,共6页

工业CT扫描参数的优化是提升图像质量并准确获取样品孔隙度的关键。本文介绍了基于CT图像计算Berea砂岩孔隙度的分析方法,该方法通过设置不同的参数并依据图像密度分辨率、半高宽、峰值强度、扫描时间等指标来判断CT图像的质量,确定曝... 工业CT扫描参数的优化是提升图像质量并准确获取样品孔隙度的关键。本文介绍了基于CT图像计算Berea砂岩孔隙度的分析方法,该方法通过设置不同的参数并依据图像密度分辨率、半高宽、峰值强度、扫描时间等指标来判断CT图像的质量,确定曝光时间、电压、电流和切片数目分别为333 ms、100 kV、90μA和1 500时,可得到高质量的Berea砂岩CT图像。计算所得的Berea砂岩孔隙度与传统的称重法基本相等,这为岩石孔隙度计算分析提供一种新的手段和方法。 展开更多

关键词 孔隙度 Berea砂岩 CT图像 参数设置 阈值分割

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