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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
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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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蝶阀对超声波流量计测量误差的影响及修正模型
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作者 王晓东 李丹丹 +4 位作者 张晓菡 岳宇 李云飞 武晓菲 邢兰昌 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第28期12023-12032,共10页
超声波流量计(ultrasonic flow meters,UFMs)的测量性能对安装位置极为敏感,实际应用中不可避免地遇到非标准测试条件。针对常见的阀门扰流件,目前尚缺乏相应的误差影响规律及误差修正模型研究。以蝶阀为阀门研究对象,构建不同入口流速... 超声波流量计(ultrasonic flow meters,UFMs)的测量性能对安装位置极为敏感,实际应用中不可避免地遇到非标准测试条件。针对常见的阀门扰流件,目前尚缺乏相应的误差影响规律及误差修正模型研究。以蝶阀为阀门研究对象,构建不同入口流速、管径、阀门位置和开度等条件下超声波流量测量过程的有限元数值模型,探讨蝶阀对流场和误差特性的影响规律,最终建立超声波流量计的测量误差修正模型。结果表明:管道内流体受到阀板阻挡而引起过流截面积缩小,阀板与管壁之间形成高流速区域;阀门上游和下游管道截面上的流速分布发生畸变,畸变程度随着距离的增大而逐渐减弱;对于管径的影响,当流量计距下游阀门大于0.6D时(D为管道直径),根据误差特性可以把管径分为两组,分别为0.1~0.3 m和0.4~0.6 m,可针对两组管径范围分别建立误差修正模型;当流量计距离上游阀门大于5D,管径0.1~0.6 m范围内的测量误差一致性较强,可建立统一的误差修正模型;经模型修正后,流量测量误差低于2.0%;对于阀门开度的影响,当阀门开度在30°~75°范围内,流量计距离下游和上游阀门分别大于0.6D和5D时,测量误差一致性较强,在阀门位置确定的条件下,针对不同阀门开度可以建立统一的修正模型;经模型修正后,流量测量误差低于2.0%。研究成果为拓展超声波流量计在非标测试条件下的应用范围提供了理论依据和模型支撑。 展开更多
关键词 超声波流量计(UFM) 蝶阀 流场特征 误差特性 误差修正 数值模拟
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