三轴应力下CO_(2)置换开采天然气水合物实验研究 被引量：5

1

作者 王婷婷 赵建忠 +1 位作者 高强 张驰 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期584-591,共8页

为模拟海域真实环境,在三轴应力、氯化钠体系以及水合物储层富水状态的条件下,开展针对氯化钠体系、储层初始饱和度以及置换压应力对液态CO_(2)置换开采海域天然气水合物的实验。研究表明:在三轴应力以及孔隙度约46.70%的条件下,氯化钠... 为模拟海域真实环境,在三轴应力、氯化钠体系以及水合物储层富水状态的条件下,开展针对氯化钠体系、储层初始饱和度以及置换压应力对液态CO_(2)置换开采海域天然气水合物的实验。研究表明:在三轴应力以及孔隙度约46.70%的条件下,氯化钠体系对CH4置换效率影响较小,但对CO_(2)水合物合成表现出抑制作用;储层初始饱和度与CH4置换效率之间是负相关关系且高的储层含水率更有利于CO_(2)封存;CH4置换效率随着置换压应力的增长有一定幅度的提高,置换压应力的增大为CO_(2)水合物合成提供了高的驱动力,进而提高了CO_(2)封存效率。 展开更多

关键词 天然气水合物 二氧化碳 甲烷 氯化钠 置换 三轴应力 储层初始饱和度

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孕镶金刚石钻头磨损研究现状与发展趋势 被引量：3

2

作者 段隆臣 孙武成 +3 位作者 王志明 谭松成 高辉 方小红 《地质科技通报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期200-217,共18页

孕镶金刚石钻头广泛应用于各种硬岩钻进,尤其是深部硬岩钻探钻井的工程实践活动中,其碎岩机制表现为金属胎体包裹的金刚石出刃后压入、刻划和破碎岩石。金刚石钻头的磨损形式反映了孔底钻头-岩石的相互作用过程,以及磨粒(包括岩屑、胎... 孕镶金刚石钻头广泛应用于各种硬岩钻进,尤其是深部硬岩钻探钻井的工程实践活动中,其碎岩机制表现为金属胎体包裹的金刚石出刃后压入、刻划和破碎岩石。金刚石钻头的磨损形式反映了孔底钻头-岩石的相互作用过程,以及磨粒(包括岩屑、胎体碎屑和金刚石碎屑等)在孔底的存在状态,它决定了金刚石钻头的钻进效率和使用寿命。目前关于孕镶金刚石钻头磨损理论、方法的研究大部分属于定性判断,且常局限于区域特殊情况,无法形成统一或可借鉴的实用指导体系。以地质钻探领域的孕镶金刚石钻头磨损相关研究文献为主,讨论了孕镶金刚石钻头磨损的研究现状。首先结合地质钻探工业实践和行业规程归纳了钻头的非正常磨损类型,然后从磨损图像、钻进信号2个方面介绍了钻头磨损评价方法,从钻头整体、金刚石和金属胎体3个方面梳理了钻头钻进过程磨损机理与影响因素,另外列举了主流的钻头磨损性能调控方法,介绍了磨损分析方程的研究进展,并探讨了机器学习方法如何辅助钻头磨损研究。孕镶金刚石钻头在深部硬岩钻探中有极大的潜力,而其磨损性能是决定其最终使用效果的关键。为此,对人工智能方法辅助数据分析、微观尺度计算模拟、增材制造和材料处理改性等研究方向进行了分析展望,探索先进的金刚石钻头的磨损监测分析和调控方法,以期满足地质深部钻探和地外星系钻探等远程监控钻进的需求。 展开更多

关键词 孕镶金刚石钻头 岩石破碎 钻头磨损 磨损机理 磨损评价 机器学习

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南海水合物及伴生游离气储层封堵改造与水平井降压合采模拟研究 被引量：2

3

作者 秦帆帆 孙嘉鑫 +3 位作者 游志刚 曹鑫鑫 张凌 宁伏龙 《地质学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期2806-2821,共16页

中国南海赋存有丰富的水合物资源,且储层周围或下部往往伴生有大量的游离气。迄今为止,南海已发现的大多数水合物储层泥质含量高,渗透率低,降压开采压降难以有效传递,产能束缚严重,例如神狐海域水合物储层两次试采产能均未达到商业开发... 中国南海赋存有丰富的水合物资源,且储层周围或下部往往伴生有大量的游离气。迄今为止,南海已发现的大多数水合物储层泥质含量高,渗透率低,降压开采压降难以有效传递,产能束缚严重,例如神狐海域水合物储层两次试采产能均未达到商业开发标准。因此,将水合物气和伴生游离气联合开采逐渐提上日程。在扩大水合物和伴生气储层泄流面积的同时,进一步寻求高效的增产手段是突破开采产能低的关键。储层封堵改造作为一种提高压降传递的有效手段,能够促进水合物分解和伴生气采收,具有良好的应用前景。故而,本文基于中国南海第一次水合物试采站位地质资料,构建了三维非均质开采模型,重点评估了水平井结合储层封堵改造条件下的两气合采产能,并进一步系统研究了封堵层半径、厚度、渗透率比值以及水平井长度对两气合采产能的影响,分析了合采过程中水合物分解气对总产能的最大贡献率(w)。模拟结果表明,水平井辅以储层封堵能有效提高产能,其中水平井长度、封堵层半径和渗透率比值对合采产能影响依次减弱,水平井长度与封堵层直径两个因素之间存在交互影响。此外,伴生气是两气合采过程中的主要气源,储层封堵后井位布设于游离气层较布设于三相层可进一步提高产能。上述研究认识对于提产增效,推动水合物产业化具有重要的工程指导意义。 展开更多

关键词 天然气水合物 两气合采 储层改造 数值模拟

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细粒砂矿物成分及粒径配比对CO_(2)水合物合成特性影响的实验研究

4

作者 马越 赵建忠 +1 位作者 高强 张驰 《低碳化学与化工》 CAS 北大核心 2024年第4期124-130,共7页

在冻土层中用水合物法封存CO_(2)是一种具有潜力和前景的CO_(2)封存技术。为探究地层性质对CO_(2)封存的影响,在初始压力5.5 MPa、温度1.27℃的条件下,在不同细粒砂矿物成分及粒径配比的影响下进行了CO_(2)水合物合成实验,对实验过程中C... 在冻土层中用水合物法封存CO_(2)是一种具有潜力和前景的CO_(2)封存技术。为探究地层性质对CO_(2)封存的影响,在初始压力5.5 MPa、温度1.27℃的条件下,在不同细粒砂矿物成分及粒径配比的影响下进行了CO_(2)水合物合成实验,对实验过程中CO_(2)水合物生成过程的压力-温度变化、CO_(2)水合物平均生成速率、CO_(2)耗气量和相饱和度等进行了分析。结果表明,细粒砂与粗粒砂粒径配比(各组分质量比,下同)为1.0:2.0时的CO_(2)水合物平均生成速率最小(12.60 mmol/min),随着粗粒砂比例的增大,比表面积减少,CO_(2)水合物平均生成速率变慢。蒙脱石黏土不利于CO_(2)水合物生成,粉砂组(含细粒砂与粗粒砂)CO_(2)水合物平均生成速率高于粉砂质黏土组(含细粒砂和蒙脱石黏土),且粉砂组实验更容易实现高的水合物饱和度和CO_(2)耗气量,因此在矿物成分含细粒砂与粗粒砂的区域更适合进行CO_(2)封存。细粒砂与粗粒砂或黏土矿物粒径配比为1.0:0.5时的CO_(2)耗气量分别为0.86 mol、0.77 mol,随着粗粒砂和黏土矿物比例的增大,水合物相饱和度和CO_(2)耗气量均逐渐减小,细粒砂与粗粒砂或黏土矿物粒径配比为1.0:0.5时是适合水合物法封存CO_(2)的比例。 展开更多

关键词 CO_(2) 水合物 碳封存 黏土 粒径配比

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天然气水合物储层改造研究进展 被引量：13

5

作者 黄满 吴亮虹 +5 位作者 宁伏龙 王佳贤 窦晓峰 张凌 刘天乐 蒋国盛 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期160-174,共15页

天然气水合物(以下简称水合物)是一种潜力巨大的未来能源,目前阻碍水合物商业化开发的表观原因是产气量不达标,因此有必要从水合物开采方法角度思考如何增产,其中储层改造技术显得尤为重要。为此,在系统梳理了水合物储层改造理论和技术... 天然气水合物(以下简称水合物)是一种潜力巨大的未来能源,目前阻碍水合物商业化开发的表观原因是产气量不达标,因此有必要从水合物开采方法角度思考如何增产,其中储层改造技术显得尤为重要。为此,在系统梳理了水合物储层改造理论和技术基础上,将其储层改造领域分为水力压裂、近井改造和化学改造3个方向,总结了3个方向取得的主要研究成果、存在的问题与挑战,并进行了讨论与展望。研究结果表明:①水力压裂方面进展较快,其成果验证了水合物沉积物的可压性,揭示了水合物沉积物与岩石拉伸破坏相似的压裂机理,发现裂缝在围压作用下闭合后仍具有增渗效果并有利于二次张开,分析了地应力、压裂液对水合物沉积物压裂特性的影响,构建了压裂过程数值模型,阐释了人工裂缝改善水合物储层降压和注热效果的机制,明确了人工裂缝高渗通道对产气速率等关键生产指标的提升作用;②近井改造方面,揭示了高压水射流冲蚀水合物沉积物的机制和规律,通过数值模拟验证了水射流割缝、井周注浆柱、分层劈裂注浆均可有效提升生产性能,但研究尚处于构建产气模型评估改造效果阶段,还需验证其可行性和有效性;③化学改造方面,探索了二氧化碳水合物改造盖层和甲醇吞吐对水合物储层生产性能的提升潜力,分析了二氧化碳改造盖层并实现埋存的可行性。结论认为,针对当前面临的问题和挑战,应加强构建以水力压裂为主、近井储层改造为辅、化学改造为补充的储层改造理论与技术体系,以加快推动水合物资源产业化进程。 展开更多

关键词 天然气水合物 储层改造 研究进展 水力压裂 近井改造 化学改造 人工裂缝 数值模型

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天然气水合物开采储层出砂研究进展与思考 被引量：21

6

作者 宁伏龙 方翔宇 +10 位作者 李彦龙 窦晓峰 王林杰 刘志超 罗强 孙嘉鑫 赵颖杰 张准 刘天乐 张凌 蒋国盛 《地质科技通报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期137-148,共12页

天然气水合物开采井眼出砂问题是当前水合物产业化急需突破的瓶颈之一,解决水合物开采时防砂与产能平衡问题是实现水合物安全高效、长期可控开采的关键.我国海域典型水合物储层属于弱固结的低渗泥质粉砂储层,其面临的防砂控泥与增产矛... 天然气水合物开采井眼出砂问题是当前水合物产业化急需突破的瓶颈之一,解决水合物开采时防砂与产能平衡问题是实现水合物安全高效、长期可控开采的关键.我国海域典型水合物储层属于弱固结的低渗泥质粉砂储层,其面临的防砂控泥与增产矛盾较为突出.厘清不同水合物储层和开采条件下的井眼出砂规律并揭示其机理,进而制定科学合理的防砂控泥措施以实现产能最大化是解决上述矛盾的途径所在.从理论分析、数值模拟、室内实验和现场试采4个角度介绍了世界范围内已开展的水合物出砂防砂情况,分析总结了水合物储层出砂影响因素及出砂机理,最后探讨了目前出砂研究存在的问题和挑战,并给出了相应的建议,旨在为后续水合物开采井眼出砂预测和防控研究提供思路和参考. 展开更多

关键词 天然气水合物 开采 出砂

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金刚石粒径对钻具表面镍铜超疏水镀层性能的影响

7

作者 闻棋 李涛 +1 位作者 段隆臣 潘秉锁 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第3期243-250,共8页

【目的】在钻探工具表面施加超疏水涂层能有效缓解钻头因泥包和岩心内管堵塞所带来的挑战,然而,超疏水表面的机械稳定性不足,这一局限性在一定程度上阻碍了其在实际作业中的广泛应用。【方法】为提高镀层的耐久性,通过复合电沉积技术将... 【目的】在钻探工具表面施加超疏水涂层能有效缓解钻头因泥包和岩心内管堵塞所带来的挑战,然而,超疏水表面的机械稳定性不足,这一局限性在一定程度上阻碍了其在实际作业中的广泛应用。【方法】为提高镀层的耐久性,通过复合电沉积技术将金刚石微粉共沉积于镍铜复合镀层中,并使用1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷(1H,1H,2H,2H perfluorodecyltrimethoxysilane,PFDTES)进行表面改性。采用多种测试方法研究1μm和20μm金刚石的质量分数对复合镀层表面形貌、粗糙度、超疏水性和超疏水耐久性的影响,结合EDS和FTIR技术分析复合镀层的化学成分,并进行了冲刷磨损实验。【结果和结论】结果表明:(1)高比例的1μm金刚石促进了花椰菜状团簇的形成和发育,显著提升了镀层的超疏水性。氟化改性后镀层表面成功接枝PFDTES分子,有效降低了表面能。(2)只含有1μm金刚石的镀层展现出最佳的微纳分级结构,具有优异的超疏水性能,接触角高达159.3°±1.5°,滚动角为0.5°±0.2°。(3)冲刷磨损实验显示,1μm金刚石增强了花椰菜状团簇的强度和硬度,而20μm金刚石可以保护团簇,尤其是侧面,免受石英砂的直接磨损。当1μm金刚石质量分数为75%时,两种粒径金刚石的协同保护效果最佳,镀层展现出优异的超疏水耐久性和防泥皮结垢效果。研究成果不仅为解决钻探作业中频发的钻头泥包和钻具内壁泥皮结垢问题提供了可行的解决方案,还为增强超疏水涂层的耐久性拓展了思路,具有显著的潜在应用价值。 展开更多

关键词 金刚石 粒径 电沉积 超疏水性 耐久性 镍铜复合镀层 钻具表面改性

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基于自然图像的钻探岩心识别 被引量：6

8

作者 高辉 吴振坤 +3 位作者 柯雨 谭松成 何思琪 段隆臣 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期64-71,共8页

传统的现场岩心识别与编录主要依赖技术人员的经验,不确定性因素较多,使用手机或相机拍摄自然图像是采集岩心信息最为便捷的方式。通过搜集大量的岩心样本,采用薄片鉴定的方式确定岩心的类型和名称,然后在不同的光照、尺度条件下拍摄岩... 传统的现场岩心识别与编录主要依赖技术人员的经验,不确定性因素较多,使用手机或相机拍摄自然图像是采集岩心信息最为便捷的方式。通过搜集大量的岩心样本,采用薄片鉴定的方式确定岩心的类型和名称,然后在不同的光照、尺度条件下拍摄岩心图像,形成图像和名称标记相对应的卷积神经网络的训练数据集。为解决数据增强和不同训练批次在不同测试数据集上产生的识别准确率的差异性问题,提出基于多训练模型的岩心联合识别方法,同时采用多个模型对图像进行识别,综合确定识别结果。选择8个数据集对模型进行测试,使用4个模型联合识别的准确率比单模型无数据增强时最大提升20.34%,平均提升9.13%;比单模型有数据增强时最大提升4.41%,平均提升2.75%,对每个测试集的识别准确率均有明显提升,总的识别准确率达91.56%,有效避免了使用单模型识别时对部分数据集识别效果好,而对部分数据集识别效果差的问题。为了在现场快捷使用岩心识别模型,采用TensorFlow Lite框架研发了岩心识别手机APP,通过手机拍摄图像,并进行识别。在河北省保定市博野县地热勘探中的测试结果表明,该APP的现场识别准确率可达85%,较实验室测试时有所降低,说明野外的拍摄环境与岩心状态比实验室测试时更加复杂,不过,其依然可以作为一个辅助工具为现场工作人员提供重要的参考。研究表明,通过选用更复杂的卷积神经网络、不断扩大岩心图像数据集、采用更有效的数据增强方法和策略、建立某个区域的专有岩心识别模型等手段,可以进一步提升岩心图像的识别准确率,为智能钻探的决策提供更有效的信息。 展开更多

关键词 自然图像 岩心识别 深度学习 卷积神经网络 智能钻探

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纳米颗粒与天然气水合物形成研究进展 被引量：9

9

作者 郭东东 宁伏龙 +3 位作者 欧文佳 张凌 贺仲金 方彬 《地质科技情报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期96-112,共17页

自然界中的天然气水合物具有巨大的能源潜力,同时水合物技术在气体储运、海水淡化、气体分离、污水处理等领域也有很广的应用前景,但水合物一些固有的性质(如较低的水合物形成速率和严苛的水合物形成条件)阻碍了这些技术的商业化。因此... 自然界中的天然气水合物具有巨大的能源潜力,同时水合物技术在气体储运、海水淡化、气体分离、污水处理等领域也有很广的应用前景,但水合物一些固有的性质(如较低的水合物形成速率和严苛的水合物形成条件)阻碍了这些技术的商业化。因此,研究者尝试将纳米技术与水合物技术相结合,利用纳米颗粒促进或者抑制水合物形成,服务于水合物安全高效钻采,并推动水合物技术应用。综述了纳米颗粒及其流体的基本性质、分散方法和对水合物热力学和动力学方面的影响,指出了当前研究存在的问题,并提出了今后纳米颗粒作为水合物添加剂的研究方向及在水合物勘探和开发过程中潜在的应用。 展开更多

关键词 天然气水合物 纳米颗粒 传热 传质 相平衡 诱导时间 形成量和速率

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天然气水合物分解动力学研究进展 被引量：7

10

作者 郁桂刚 欧文佳 +2 位作者 吴翔 宁伏龙 张凌 《地质科技通报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期175-188,共14页

天然气水合物是具有巨大开发潜力的清洁能源,但由于开采技术、经济性和环境效应等问题尚未达到商业化开发水准。近年来人们也在探索水合物技术在二氧化碳封存、海水淡化、储能、气体分离等领域中的应用。其中最具挑战性和关键性的问题... 天然气水合物是具有巨大开发潜力的清洁能源,但由于开采技术、经济性和环境效应等问题尚未达到商业化开发水准。近年来人们也在探索水合物技术在二氧化碳封存、海水淡化、储能、气体分离等领域中的应用。其中最具挑战性和关键性的问题就是水合物如何随时间形成和分解。概况了水合物分解动力学基础研究,包括水合物分解特性、分解影响因素和分解机理;综述了水合物分解动力学模型研究进展,根据水合物分解控制机制,将现有模型归为4类:热分解模型、本征动力学模型、传质分解模型和综合模型,重点阐述了它们的假设条件、主要认识和局限性,并展望了未来水合物分解动力学研究的改进方向,以期能够加深对水合物分解动力学的理解,促进水合物的开发和利用。 展开更多

关键词 气体水合物 分解特性 分解机制 分解动力学模型

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冻土地层水合物法封存CO_(2)的敏感性实验研究 被引量：1

11

作者 侯斌 赵建忠 +1 位作者 高强 张驰 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第8期1-6,共6页

水合物法二氧化碳封存是目前具有潜力的碳封存方式之一,将一定压力的CO_(2)气体注入冻土带的沉积层中,在特定的地层温度条件下CO_(2)气体可形成CO_(2)水合物从而达到长期稳定封存的目的。依据我国多年冻土地区地层的温压条件,选取冻土... 水合物法二氧化碳封存是目前具有潜力的碳封存方式之一,将一定压力的CO_(2)气体注入冻土带的沉积层中,在特定的地层温度条件下CO_(2)气体可形成CO_(2)水合物从而达到长期稳定封存的目的。依据我国多年冻土地区地层的温压条件,选取冻土地区不同地层深度(110,150,200,250,300,350 m)对应的温度(0,1.27,2.72,4.53,6.38,8.70℃)进行了CO_(2)水合物封存实验。实验结果表明:在快速合成阶段实验温度为1.27℃下反应釜内温度上升幅度最大,生成速度最快,最终储气率最高,缓慢合成期持续时间随温度的升高而减少。在较低温度下(0和1.27℃)水合物的各相饱和度基本保持在约18%(水合物相)、15%(水相)和67%(气相)。在地层深度为150 m时(平均温度1.27℃)封存CO_(2)效果优于其他深度的地层。 展开更多

关键词 碳封存 CO_(2) 水合物 储气率

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CO_(2)/N_(2)置换-降压强化开采天然气水合物 被引量：4

12

作者 高宇星 赵建忠 +1 位作者 高强 张驰 《化学工程》 CSCD 北大核心 2024年第1期12-17,共6页

将天然气水合物中的CH_(4)置换为CO_(2)水合物是未来能源生产和温室气体控制的一种创新方法,但通常条件下CO_(2)对水合物中CH_(4)的置换效率较低,因此采用混合气联合降压强化置换的开采方法被提出。模拟(海底静水压力)在三轴应力约束状... 将天然气水合物中的CH_(4)置换为CO_(2)水合物是未来能源生产和温室气体控制的一种创新方法,但通常条件下CO_(2)对水合物中CH_(4)的置换效率较低,因此采用混合气联合降压强化置换的开采方法被提出。模拟(海底静水压力)在三轴应力约束状态下,通过注入固定比例[n(CO_(2))∶n(N_(2))=4∶1]的置换气体,研究降压强化置换过程中储层气相组分、CH_(4)开采率与CO_(2)封存率的变化。结果表明:CO_(2)+N_(2)联合降压强化置换法大幅度提高CH_(4)水合物置换效率,CH_(4)置换率相较于传统置换法的15.2%提升至35.22%,其中N_(2)直接贡献率占8.66%。通过降压强化,显著增强分解后期阶段气体扩散效果,提高CH_(4)开采率与CO_(2)封存率,对提高水合物转换开采具有良好的应用前景。 展开更多

关键词 天然气水合物 置换反应 CH_(4) CO_(2) N_(2)

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玛湖凹陷风城组岩石力学参数自适应权重组合预测 被引量：3

13

作者 唐俊方 熊健 +3 位作者 刘向君 甘仁忠 罗德江 梁利喜 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期1-11,共11页

准噶尔盆地玛湖凹陷风城组岩性复杂,为准确预测其岩石力学参数,提出了一种自适应权重组合预测方法。首先分析、对比传统方法和不同机器学习算法(BP神经网络、XGBoost、支持向量机(SVM)、随机森林(RF)、卷积神经网络(CNN)、决策树(CART)... 准噶尔盆地玛湖凹陷风城组岩性复杂,为准确预测其岩石力学参数,提出了一种自适应权重组合预测方法。首先分析、对比传统方法和不同机器学习算法(BP神经网络、XGBoost、支持向量机(SVM)、随机森林(RF)、卷积神经网络(CNN)、决策树(CART)、长短时记忆神经(LSTM)网络等)的预测效果,传统方法难以准确预测岩石力学参数,而不同机器学习算法的预测效果不同,其中抗压强度、抗张强度和脆性指数预测的最优机器学习算法模型为SVM,弹性模量为BP,泊松比为RF,内聚力为XGBoost,内摩擦角和断裂韧性为LSTM网络;单一机器学习算法难以实现对多个岩石力学参数的同步准确预测。在此基础上,通过对不同岩石力学参数选取不同预测基模型,再根据基模型预测效果赋予权重并进行组合,以开展自适应权重组合预测。结果表明,该方法能够有效提升机器学习算法的预测精度和泛化性能,可实现复杂岩性地层多个岩石力学参数的同步准确预测。 展开更多

关键词 岩石力学参数 复杂岩性地层 机器学习 自适应组合预测

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烧结压力对低液相Fe基预合金钻头胎体性能的影响 被引量：3

14

作者 王志明 方小红 +3 位作者 孙武成 段隆臣 谭松成 章文姣 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 北大核心 2023年第2期151-160,共10页

在烧结温度为950℃、保温时间为5 min及不同烧结压力条件下开展热压烧结试验,对比研究烧结压力对3种低液相Fe基预合金钻头胎体和1种传统Fe基钻头胎体性能的影响,具体包括胎体压入硬度、抗弯强度、致密度和金刚石包镶强度等力学性能,以... 在烧结温度为950℃、保温时间为5 min及不同烧结压力条件下开展热压烧结试验,对比研究烧结压力对3种低液相Fe基预合金钻头胎体和1种传统Fe基钻头胎体性能的影响,具体包括胎体压入硬度、抗弯强度、致密度和金刚石包镶强度等力学性能,以及金刚石的热损伤情况和钻头胎体的微观组织结构与形貌特征等。结果表明:随着烧结压力增大,低液相空白胎体的压入硬度、抗弯强度和致密度逐渐增大,而传统Fe基空白胎体的压入硬度和抗弯强度呈现先增大后减小的趋势,其致密度为增大趋势;对于含金刚石的胎体,低液相与传统Fe基胎体抗弯强度均随烧结压力增大而增大,当烧结压力为20 MPa时,继续增大压力,低液相含金刚石胎体的抗弯强度趋于稳定,而传统Fe基含金刚石胎体的抗弯强度略有下降。同时,随着烧结压力的增大,低液相胎体的均一性明显增强,但金刚石的热损伤加剧。综合胎体的力学性能与断口形貌特征,优选的烧结压力为20 MPa,此时的低液相Fe基预合金胎体硬度、抗弯强度可满足孕镶金刚石钻头需要。 展开更多

关键词 热压烧结 金刚石钻头 Fe基 预合金 低液相

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不同分解温度下记忆效应对CO_(2)/CH_(4)混合气体水合物合成的影响 被引量：1

15

作者 管建 赵建忠 +1 位作者 高强 张驰 《低碳化学与化工》 CAS 北大核心 2023年第4期154-161,共8页

在非常规天然气以及天然气水合物二氧化碳(CO_(2))置换开采过程中,明确CO_(2)/CH_(4)混合气体水合物(以下简称“CO_(2)/CH_(4)水合物”)的合成和分解机理,对水合物法分离混合气体、CO_(2)封存与CH_(4)高效开采有重要意义。以多孔介质+... 在非常规天然气以及天然气水合物二氧化碳(CO_(2))置换开采过程中,明确CO_(2)/CH_(4)混合气体水合物(以下简称“CO_(2)/CH_(4)水合物”)的合成和分解机理,对水合物法分离混合气体、CO_(2)封存与CH_(4)高效开采有重要意义。以多孔介质+去离子水体系中的CO_(2)/CH_(4)水合物为研究对象,进行了二次合成和分解实验,研究了分解时间为0.5 h、分解温度为5~25℃条件下的记忆效应对CH_(4)/CO_(2)水合物合成的影响,主要从二次合成诱导期、气体消耗量和消耗速率,以及各组分气体消耗情况3个方面进行了分析。结果表明,分解温度越低,二次合成诱导期越短;记忆效应降低了二次合成速率;当分解温度为10℃时二次合成速率最快,气体消耗速率峰值为8.10 mmol/min;在相同的合成温度和压力下,升温分解后的记忆效应使二次合成时CO_(2)水合物合成量提高至初次合成量的1.3倍,而对CH_(4)水合物合成量基本没有影响,即记忆效应对不同客体分子的影响有所差别。该研究为记忆效应在水合物技术中的应用提供了参考。 展开更多

关键词 CO_(2) CH_(4) 混合气体水合物 记忆效应 水合物合成 水合物分解

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泡状流下氨基酸对甲烷水合物形成过程的动力学抑制模拟 被引量：1

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作者 刘志辉 罗强 +4 位作者 张贺恩 宁伏龙 刘志超 郭东东 欧文佳 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期799-809,共11页

基于水合物勘探与开发现场井筒内气体流动情况,模拟井筒内水合物的形成过程,在恒温、恒压和恒泡状流条件下评价几种常见氨基酸对水合物形成各阶段的抑制情况及聚集形态的影响,并探究其抑制水合物形成的内在机理。研究结果表明:随着疏水... 基于水合物勘探与开发现场井筒内气体流动情况,模拟井筒内水合物的形成过程,在恒温、恒压和恒泡状流条件下评价几种常见氨基酸对水合物形成各阶段的抑制情况及聚集形态的影响,并探究其抑制水合物形成的内在机理。研究结果表明:随着疏水性增强,氨基酸抑制效果变差,抑制效果较好的氨基酸最终在井筒内形成的水合物壳更薄、更大,水合物形成总量更少;在水合物形成过程中,井筒出口流量发生2次阶梯形突降,水合物形成速率曲线随时间呈典型的“驼峰”状;对于同一种氨基酸,在相同浓度时,对各阶段抑制效果由高到低依次为Ⅲ阶段(停止进气)、Ⅱ阶段(水合物正常形成)和Ⅰ阶段(水合物诱导期);氨基酸抑制机理随着水合物生成阶段不同而变化,在水合物生长初期主要表现为—NH2及—COOH对水分子的吸附及扰乱作用,在水合物形成中后期,氨基酸分子被形成的水合物排开,氨基酸膜包裹在水合物晶体周围,从而阻止水合物成核及晶体进一步生长。 展开更多

关键词 水合物 动力学抑制剂 氨基酸 动态评价 聚集形态

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水合物储层颗粒间微力测试与分析 被引量：1

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作者 罗强 刘志辉 +2 位作者 宁伏龙 窦晓峰 刘志超 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期820-829,共10页

海域天然气水合物储层具有离散特征,从颗粒角度研究水合物与储层泥砂之间的力学行为,有助于揭示水合物储层力学和出砂行为的微观机理,为离散元数值模拟提供参数。本文基于自行搭建的颗粒间微力测试装置,分析了模拟水合物储层中水滴与砂... 海域天然气水合物储层具有离散特征,从颗粒角度研究水合物与储层泥砂之间的力学行为,有助于揭示水合物储层力学和出砂行为的微观机理,为离散元数值模拟提供参数。本文基于自行搭建的颗粒间微力测试装置,分析了模拟水合物储层中水滴与砂团的吸附行为,测试了水合物颗粒与砂板在干燥和润湿条件下的黏附力,以及不同法向力、接触时间和温度条件下的水合物颗粒与砂团间的切向力,并模拟观测了水合物储层在加热分解过程中的介观剪切滑移。研究结果表明:干燥砂团对水滴产生了强烈的吸附;在干燥条件下,砂板与水合物颗粒无明显黏附行为,润湿条件下黏附力急剧增大;水合物颗粒与砂团的接触切向力与法向力符合摩尔-库仑准则,短接触时间(120 s)内接触切向力增大趋势不明显,在相平衡温度附近出现微弱峰值。在温度稳定条件下,水合物储层介观滑移中未观测到明显的砂团破坏和砂粒剥离;在加热分解条件下,分解水迅速进入砂团中,造成砂团局部砂粒剥离,随着分解水增多,剪切滑移过程中砂团整体被破坏,可能诱发储层出砂和沉降。 展开更多

关键词 水合物储层 出砂 颗粒 微力测试 黏附力 切向力

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