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海洋天然气水合物工程地质学的提出、学科内涵与展望
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作者 吴能友 李彦龙 +10 位作者 蒋宇静 孙金声 谢文卫 胡高伟 王韧 于彦江 王金堂 陈强 申凯翔 孙志文 陈明涛 《地学前缘》 北大核心 2025年第2期216-229,共14页
能源结构调整和国家“双碳”战略的实施为海洋天然气水合物作为一种潜在能源开展研究提供了难得的发展空间。随着勘探开发研究的深入,海洋天然气水合物安全高效开发面临的多种类型工程地质风险管控矛盾日益凸显,亟待发展基于现代工程地... 能源结构调整和国家“双碳”战略的实施为海洋天然气水合物作为一种潜在能源开展研究提供了难得的发展空间。随着勘探开发研究的深入,海洋天然气水合物安全高效开发面临的多种类型工程地质风险管控矛盾日益凸显,亟待发展基于现代工程地质学基本原理的海洋天然气水合物工程地质学。为此,本文阐述了天然气水合物工程地质学的提出过程,并结合国内外研究进展,论述了海洋天然气水合物工程地质学的基本学科构架、核心研究任务和主要研究手段。认为海洋天然气水合物工程地质学是海洋地球系统科学的有机组成部分,其核心目标是评估海洋天然气水合物系统的地质、工程安全承载力,并对海洋天然气水合物勘探开发提供决策支撑。海洋天然气水合物工程地质学不仅能为回答勘探开发活动与海洋天然气水合物系统之间的相互作用机制提供科学依据,也能有效地将海洋天然气水合物能源研究与地质灾害、全球气候变化研究关联起来,为实现海洋天然气水合物地质、环境、工程一体化可持续发展提供一定的理论与技术支撑。 展开更多
关键词 天然气水合物 工程地质学 学科内涵 研究任务 技术手段
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海域天然气水合物开采对疏松砂岩气藏开发技术的借鉴与创新
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作者 李江涛 胡高伟 +5 位作者 王任一 项燚伟 纪云开 李润彤 张永年 冯大强 《天然气工业》 北大核心 2025年第4期193-202,共10页
海域天然气水合物(以下简称水合物)矿藏多为弱成岩泥质粉砂储层,地质及开采特征与疏松砂岩气藏类似,两者的开采技术关联性强,借鉴疏松砂岩气藏的成熟开发技术对于实现海域水合物商业化开采具有重要的指导意义。为此,分析了水合物藏储层... 海域天然气水合物(以下简称水合物)矿藏多为弱成岩泥质粉砂储层,地质及开采特征与疏松砂岩气藏类似,两者的开采技术关联性强,借鉴疏松砂岩气藏的成熟开发技术对于实现海域水合物商业化开采具有重要的指导意义。为此,分析了水合物藏储层开采地质条件和试采生产特征,明确了制约此类矿藏开采的技术难题,进而借鉴中国石油青海油田公司在近30年疏松砂岩气藏开发中形成的关键技术,创新性提出了解决水合物开采面临的地质工程问题的思路和方案。研究结果表明:①水合物藏开采方式的技术突破点在于“井网布控、稳上采下、地热焖层、间歇排采、降压换热、均衡动用”,而开采工艺技术的突破点在于“套管钻井、水下吊钻、造缝注介、转水热解、清砂助排、填料补强、井网锚固”;②水合物藏开采可遵循“温和注热、破立兼顾、缓慢降压、低速开采”“优化井网、循环加热、应力监测、挖潜差层”“智能支撑、钻井先行、材料为重、降本增效”3大开发技术路线。结论认为,疏松砂岩气藏高效开发技术对水合物开采技术的创新、提高、发展均具有实际的启示和借鉴作用,但目前对水合物开发机理的研究和新技术现场试验还不完备,下一步应进一步优选升级、创新完善相关研究工作。 展开更多
关键词 疏松砂岩气藏 天然气水合物 弱成岩储层 开采方式 开采技术 开采技术政策
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矿物类型对天然气水合物生成过程影响
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作者 孙始财 田万鑫 +3 位作者 孟庆国 卜庆涛 吴能友 黄丽 《海洋地质与第四纪地质》 北大核心 2025年第2期215-224,共10页
沉积物中天然气水合物的生成受到多种因素的制约,其中沉积物自身的物理化学性质亦不容忽视。基于南海沉积物的矿物组成,选用橄榄石、碳酸盐、长石和石英4种矿物介质对水合物的生成过程进行了实验模拟。结果表明,在低含水率情况下,4种矿... 沉积物中天然气水合物的生成受到多种因素的制约,其中沉积物自身的物理化学性质亦不容忽视。基于南海沉积物的矿物组成,选用橄榄石、碳酸盐、长石和石英4种矿物介质对水合物的生成过程进行了实验模拟。结果表明,在低含水率情况下,4种矿物中矿物的亲水性越强,水合物成核时间越长;而在沉积物含水率高的情况下,矿物亲水性的影响减弱,4种矿物中水合物成核时间接近。橄榄石中水合物的生长速率最快,石英中水合物的生长速率最慢。此外,4种矿物中,水合物均呈现由沉积物向上部气相空间生长的特征,这种生长方式使水合物的生长速率呈现出先快后慢再快的趋势。在4种矿物中,同一含水率条件下最终形成的水合物饱和度基本接近,约为12.52%~34.32%。实验结果对于水合物地质勘探以及开采选址具有一定的参考价值。 展开更多
关键词 天然气水合物 矿物 亲水性 初始含水率 成核时间
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美国天然气水合物调查研究历程概览及思考
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作者 刘子琪 孙治雷 +6 位作者 张现荣 张喜林 李世兴 孙运宝 李鑫海 吕泰衡 周渝程 《海洋地质前沿》 北大核心 2025年第5期1-13,共13页
天然气水合物作为一种高效清洁的新能源,分布范围广,资源储量潜力大,具有巨大的经济价值和重要的战略意义,越来越受到世界各国的关注。美国是率先建立国家级水合物研发计划的国家之一,已较系统地开展了海洋天然气水合物调查研究。通过... 天然气水合物作为一种高效清洁的新能源,分布范围广,资源储量潜力大,具有巨大的经济价值和重要的战略意义,越来越受到世界各国的关注。美国是率先建立国家级水合物研发计划的国家之一,已较系统地开展了海洋天然气水合物调查研究。通过政府机构、科研院校和私人机构间的跨机构合作,美国在资源勘探、基础理论研究、资源量评估、开采、环境评价等方面取得了一系列显著进展。本文系统归纳了美国国家天然气水合物研究历程、研发计划及其进展,详细解析了美国墨西哥湾、水合物脊和阿拉斯加北坡3个最为典型区域的天然气水合物勘查开发进展及其原因,以期为中国天然气水合物的研究工作提供参考。 展开更多
关键词 天然气水合物 历史沿革 勘探开发 产业化 启示 美国
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南海北部天然气水合物赋存区沉积物渗透性敏感规律试验研究 被引量:3
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作者 宋德坤 刘乐乐 王栋 《地学前缘》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期405-414,共10页
天然气水合物主要分布于含有黏土矿物的海洋细颗粒沉积物中。我国南海北部海域沉积物中含有大量的伊利石,揭示其渗透性在降压开采过程中的变化规律对于合理调控水气产出过程非常重要。本文采用取自南海北部水合物试采目标海域的沉积物... 天然气水合物主要分布于含有黏土矿物的海洋细颗粒沉积物中。我国南海北部海域沉积物中含有大量的伊利石,揭示其渗透性在降压开采过程中的变化规律对于合理调控水气产出过程非常重要。本文采用取自南海北部水合物试采目标海域的沉积物重塑土样,在不同的孔隙液盐度条件下,进行了界限含水率测定试验、渗流固结试验和稳态渗流试验,获得了土样液限含水率、塑限含水率、塑性指数、渗透系数和渗透率数据,分析了南海沉积物渗透性的应力敏感性和化学敏感性规律。结果表明:南海沉积物的界限含水率指标均随着孔隙液盐度的增加而降低;南海沉积物的渗透性随着孔隙液盐度的增加而增强,随着应力的增加而减弱,并且应力敏感性程度随着孔隙液盐度的增加而变大,化学敏感性程度随着应力的增加而变小;采用归一化孔隙比获得的渗透系数拟合关系不受孔隙液盐度的影响,便于工程应用。 展开更多
关键词 渗透率 渗透系数 界限含水率 敏感性指标 降压开采
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南海神狐海域天然气水合物微观赋存特征的超分辨率CT图像识别 被引量:5
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作者 李承峰 叶旺全 +7 位作者 陈亮 桂斌 郝锡荦 孙建业 张永超 刘乐乐 陈强 郑荣儿 《海洋地质与第四纪地质》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期149-159,共11页
南海神狐海域是我国天然气水合物资源勘探开发的主要目标区之一,2017和2020年先后两次现场试验性开采证实了水合物资源的利用前景。目前,对该地区含水合物储层的精细评价还有待进一步提升,水合物在沉积物孔隙空间中的微观赋存形态是其... 南海神狐海域是我国天然气水合物资源勘探开发的主要目标区之一,2017和2020年先后两次现场试验性开采证实了水合物资源的利用前景。目前,对该地区含水合物储层的精细评价还有待进一步提升,水合物在沉积物孔隙空间中的微观赋存形态是其中的重要影响因素。针对水合物微观赋存形态CT图像表征存在的分辨率不足的问题,建立了一种基于自监督学习的数字图像超分辨率重建算法,实现了CT扫描图像空间分辨率的2倍和4倍提升。在此基础上,对南海神狐海域含水合物沉积物孔隙结构演化规律和水合物微观赋存特征进行了形态表征。由于南海沉积物中存在大量有孔虫壳体,水合物主要占据有孔虫壳体内部空间并堵塞了空隙间的连通喉道,显著降低了沉积物的气、水渗透能力;然而,水合物未能全部占据整个孔隙空间,仍然会有少量的气体和水残留,气体则主要分布于水合物颗粒内部,而水则主要分布在水合物颗粒表面,上述实验结果对地震、测井等现场勘探数据解释具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 天然气水合物储层 微观赋存特征 超分辨率重建 CT图像
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天然气水合物微观测试技术与应用进展 被引量:2
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作者 刘昌岭 张永超 +7 位作者 纪云开 孟庆国 郝锡荦 孙建业 胡高伟 陈强 李承峰 刘乐乐 《海洋地质与第四纪地质》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期136-148,共13页
天然气水合物作为一种重要的战略资源,其在沉积物中的动态聚散过程非常复杂,涉及的许多科学问题需要从微观层面来解答。微观测试技术可以在毫米、微米甚至纳米尺度上获取研究对象的状态、演化等特征信息,是天然气水合物基础研究的重要... 天然气水合物作为一种重要的战略资源,其在沉积物中的动态聚散过程非常复杂,涉及的许多科学问题需要从微观层面来解答。微观测试技术可以在毫米、微米甚至纳米尺度上获取研究对象的状态、演化等特征信息,是天然气水合物基础研究的重要手段。本文系统回顾了基于X射线计算机层析扫描(X-CT)、X射线衍射(XRD)、固体核磁共振(NMR)、低场核磁共振(LFNMR)、拉曼光谱(RM)、扫描电子显微镜(SEM)和高压差示扫描量热(HPDSC)等技术建立的天然气水合物微观测试技术体系;重点介绍了各项技术的特点及进展,以及相关微观测试技术在含水合物沉积物微观结构量化表征、微观渗流特征等方面的应用成果与最新进展;提出了天然气水合物微观测试技术与应用的研究方向与趋势,旨在为天然气水合物的深入研究提供更多思路。 展开更多
关键词 天然气水合物 微观测试 晶体结构 孔隙结构 微观渗流
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电火花震源高分辨率地震勘探技术及其在海域天然气水合物识别中的应用
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作者 骆迪 蔡峰 +4 位作者 闫桂京 李清 孙运宝 董刚 李昂 《海洋地质与第四纪地质》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期34-45,共12页
精准识别天然气水合物对于保障国家能源安全、优化能源结构和环境保护等方面都具有重要的战略意义。地震勘探技术是水合物勘查的重要手段,但海域多道地震勘探多采用气枪震源,震源主频较低,导致地震波的分辨率有限,限制了其在探测浅表层... 精准识别天然气水合物对于保障国家能源安全、优化能源结构和环境保护等方面都具有重要的战略意义。地震勘探技术是水合物勘查的重要手段,但海域多道地震勘探多采用气枪震源,震源主频较低,导致地震波的分辨率有限,限制了其在探测浅表层或细微地质结构中的能力。随着水合物勘查精度和难度日益增长,采用气枪震源的地震勘探技术已无法满足精细刻画水合物矿体的需要。因此,提高地震勘探技术的分辨率对于水合物勘查而言至关重要。本文介绍了一种基于电火花震源的小道距高分辨率地震探测技术,通过与气枪震源的对比分析,深入探讨了电火花震源的特点及其在海域水合物勘查中的应用,研究结果表明,电火花震源地震勘探技术在扩散型水合物和浅表层渗漏型水合物识别中都具有良好的应用效果,尤其是对于浅表层渗漏型水合物,电火花震源地震可以更好地识别出海底和浅部地层的振幅异常、流体运移通道和海底微地貌,可有效提高浅表层渗漏型水合物识别的可靠性。 展开更多
关键词 高分辨率地震 电火花震源 天然气水合物 地震属性
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海域天然气水合物储层的多场耦合模式及研究进展 被引量:1
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作者 李彦龙 吴能友 +5 位作者 王宏斌 纪云开 綦民辉 刘昌岭 万义钊 陈明涛 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期1355-1366,共12页
海域天然气水合物是重要的清洁能源,实现其安全高效开采战略意义重大。受海域天然气水合物储层非成岩、弱固结、埋藏浅等特征的影响,水合物开采过程中储层处于强烈的多场耦合状态。复杂的多场耦合行为给开采产能和安全风险演化规律预测... 海域天然气水合物是重要的清洁能源,实现其安全高效开采战略意义重大。受海域天然气水合物储层非成岩、弱固结、埋藏浅等特征的影响,水合物开采过程中储层处于强烈的多场耦合状态。复杂的多场耦合行为给开采产能和安全风险演化规律预测及其调控方案的制定均带来了巨大挑战。本文围绕南海天然气水合物储层特征并结合降压法开采工程需求,论证了在多场耦合行为分析中考虑固相传质过程的必要性和重要性,提出将传统热(T)-流(H)-固(M)-化(C)四场耦合升级为热(T)-流(H)-固(M)-化(C)-砂(S)五场耦合的新模式,并概述了实现多场耦合行为模拟的基本方法。在此基础上,分别综述了目前在水合物储层流体传质行为、固相传质行为、传热行为、力学变形行为等方面的主要研究进展,梳理了目前天然气水合物开采储层多场耦合基础研究领域的主要瓶颈与发展方向。可为海域天然气水合物开采工程-地质-环境一体化调控实践提供有益的参考。 展开更多
关键词 天然气水合物 多场耦合 传热传质 泥砂输运 多相渗流
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天然气水合物钻采一体化模拟实验系统及降压法开采初步实验 被引量:14
10
作者 刘昌岭 李彦龙 +4 位作者 刘乐乐 胡高伟 陈强 吴能友 孟庆国 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期165-172,共8页
现有的天然气水合物(以下简称水合物)开采技术实验研究通常在较小尺寸的模拟实验装置中进行,由于反应釜样品尺寸较小,导致明显的边界效应且实验结果难以在现场中得到应用,因而研发大尺寸水合物综合开采实验系统刻不容缓。为此,针对我国... 现有的天然气水合物(以下简称水合物)开采技术实验研究通常在较小尺寸的模拟实验装置中进行,由于反应釜样品尺寸较小,导致明显的边界效应且实验结果难以在现场中得到应用,因而研发大尺寸水合物综合开采实验系统刻不容缓。为此,针对我国南海神狐海域泥质粉砂型水合物储层,基于降压法开采思路和工艺流程,研发了一套水合物钻、采一体化模拟实验系统,主要包括主体高压装置、钻采一体化、气液供给、围压加载、回压控制、气液固分离及在线监测、温度控制、数据测控与后处理等模块;利用该系统进行了冰点附近CO2水合物初步开采模拟实验;基于实验结果建立了数据获取及分析的基本流程,初步获得了在降压法开采CO2水合物过程中储层的温度、压力场变化以及产气、产水规律。实验结果表明:①该实验系统可模拟实际地质条件制备接近海洋水合物储层的样品,通过电阻层析成像技术实时监测水合物成藏与分布情况;②该实验系统还可模拟钻井、降压开采工艺与过程,实时监测出砂与管道流动等过程中产气量、产水量、产砂量、温度、压力等多个物理参数的变化情况,实现试采全过程的实验模拟。结论认为:①在出口压力一定的情况下,CO2水合物的产气、产水速率具有很大的波动性;②CO2水合物分解过程中储层温度分布不均匀,最大的温度降幅为5℃,表明水合物分解呈现出非均一性与随机性。 展开更多
关键词 天然气水合物 模拟实验系统 钻采一体化 实时监测 降压法开采 CO2水合物 产出规律 电阻层析成像
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海洋天然气水合物系统动态调整的异常特征及主控因素 被引量:1
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作者 王秀娟 王文录 +5 位作者 靳佳澎 周吉林 匡増桂 胡高伟 张正一 李三忠 《地质学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期2541-2556,共16页
似海底反射(bottom simulating reflectors,BSRs)是指示天然气水合物赋存深度的重要标识,已在全球多个海域研究中发现了千年时间尺度上天然气水合物系统的动态调整,地震剖面上的典型表征是存在多种类型BSR及埋深变化。本文对比分析全球... 似海底反射(bottom simulating reflectors,BSRs)是指示天然气水合物赋存深度的重要标识,已在全球多个海域研究中发现了千年时间尺度上天然气水合物系统的动态调整,地震剖面上的典型表征是存在多种类型BSR及埋深变化。本文对比分析全球典型海域BSR的地震反射特征及测井响应差异,提出BSR调整及发育的主控因素为:①冰期—间冰期旋回、快速沉积、逆冲-褶皱与基底隆升,导致稳定带底界或BSR发生调整;②构造活动释放的热流体导致BSR上移;③海底侵蚀作用、地层超压,导致BSR下移等;④重烃气体形成Ⅱ型水合物,甲烷水合物稳定带底界下部出现水合物与游离气共存层;⑤合适温度条件下细粒沉积物发生矿物相变,形成与水合物无关的双BSR;⑥局部热异常会导致同一水平地层从含天然气水合物向游离气变化,横向上出现极性反转,无BSR调整。不同因素导致的稳定带底界调整,会伴随着水合物的形成—分解—再形成的动态变化,导致地层内水合物-游离气-水的三相共存,同时伴随着多层游离气的复杂分布,在地震剖面上呈现出多种类型BSR,指示天然气水合物系统复杂性及其与游离气间的相互影响。 展开更多
关键词 天然气水合物 游离气 BSR 三相共存 动态调整
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降压开采导致天然气水合物系统状态演化模拟实验 被引量:1
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作者 刘乐乐 李彦龙 +2 位作者 张旭辉 罗大双 刘昌岭 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2021年第6期1916-1925,共10页
天然气水合物是一种重要的潜在替代能源,降压法是现阶段水合物开采的首选方法。水合物降压开采涉及传热、多相渗流、分解相变和储层变形等多个相互影响的物理效应,深入理解其在降压开采过程中的演化规律,对于促进水合物开采效率、实现... 天然气水合物是一种重要的潜在替代能源,降压法是现阶段水合物开采的首选方法。水合物降压开采涉及传热、多相渗流、分解相变和储层变形等多个相互影响的物理效应,深入理解其在降压开采过程中的演化规律,对于促进水合物开采效率、实现商业化开发具有重要的指导意义。本文基于一维实验模拟系统,开展了水合物降压开采储层多物理场演化模拟实验,在非均匀温度条件下采用过量气法合成水合物,分析了水合物非均匀性分布特征,探讨了降压过程中样品孔隙压力和温度的演化规律,对比了产气过程与传热演化过程的对应关系。结果表明:水合物合成后温度分布呈两侧高中间低的抛物线形状,水合物分布具有中间多而两侧无的非均匀性特征,且温度回升具有由两侧向中间发展的特点;降压分解产气过程与传热演化过程具有良好的对应性,稳态产气阶段由传热效应控制。控制降压模式、以对流换热替代热传导等方式有益于提升水合物开采产气效率。 展开更多
关键词 天然气水合物 降压法 水合物饱和度 渗流 传热
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海洋天然气水合物储层特性及其资源量评价方法 被引量:10
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作者 刘昌岭 孙运宝 《海洋地质与第四纪地质》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期44-57,共14页
天然气水合物资源开发的前提条件是准确评价其资源量,而正确理解天然气水合物储层特性是准确评价其资源量的基础。天然气水合物的含量及其赋存形态是影响储层特性的主要因素,赋存形态主要受海洋沉积物的储集的性质与大小控制。储层特征... 天然气水合物资源开发的前提条件是准确评价其资源量,而正确理解天然气水合物储层特性是准确评价其资源量的基础。天然气水合物的含量及其赋存形态是影响储层特性的主要因素,赋存形态主要受海洋沉积物的储集的性质与大小控制。储层特征参数直接影响海洋天然气水合物资源评价的准确性。现有天然气水合物资源量评价方法的原理、评价参数及适用性各不相同,且均未考虑水合物的赋存类型。本文在前期工作的基础上,针对天然气水合物有利区块和矿体评价,分别提出了海洋天然气水合物"资源详评"与"资源精评"的新方法。基于小面元的资源详评方法,适用于钻井稀少、地球物理测网较为密集的有利区块孔隙填充型水合物控制地质储量评价;基于"水合物地层丰度"概念的资源精评方法,适用于井网密集的井场小范围矿体探明地质储量精准评价,可有效提高对块状、脉状和结核状等裂隙型填充型水合物资源评价的准确度。 展开更多
关键词 海洋天然气水合物 赋存形态 储层特性 基础物性 资源评价方法 资源量
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巴伦支海西南部天然气水合物形成与分解影响因素 被引量:1
14
作者 耿威 孙治雷 +6 位作者 吴能友 曹红 张喜林 王利波 张现荣 徐翠玲 翟滨 《海洋地质前沿》 CSCD 2020年第9期109-120,共12页
北极海域赋存丰富的油气和天然气水合物资源,也是全球环境变化的一个重要窗口,北极巴伦支海西南部陆架已发现大量天然气水合物赋存的识别标志,笔者综述了巴伦支海西南部海域陆架区水合物形成的条件和已发现的天然气水合物分布情况和泄... 北极海域赋存丰富的油气和天然气水合物资源,也是全球环境变化的一个重要窗口,北极巴伦支海西南部陆架已发现大量天然气水合物赋存的识别标志,笔者综述了巴伦支海西南部海域陆架区水合物形成的条件和已发现的天然气水合物分布情况和泄漏特征,总结影响巴伦支海西南陆架区天然气水合物形成和分解的各项因素,评价北极巴伦支海西南部天然气水合物资源前景。掌握北极巴伦支海及其周边区域的水合物资源情况是提升中国在北极事务话语权的必要内容之一,北极海域水合物动态变化对于全球气候变化具有十分重要的指导意义;这类极地低温海域水合物流体聚集和运移特征十分特殊,对丰富水合物成藏研究有重要的理论意义。 展开更多
关键词 天然气水合物 巴伦支海 流体泄漏 冰川作用
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海域天然气水合物资源开采新技术展望 被引量:28
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作者 陈强 胡高伟 +4 位作者 李彦龙 万义钊 刘昌岭 吴能友 刘洋 《海洋地质前沿》 CSCD 2020年第9期44-55,共12页
随着全球海域天然气水合物资源勘探工作的深入和油气开发技术装备水平的提升,深水浅层天然气水合物资源商业化开采的前景逐渐明晰。自2013年开始,日本、中国相继进行了多次海域水合物试开采尝试,连续产气时间、累计产气量和日均产气量... 随着全球海域天然气水合物资源勘探工作的深入和油气开发技术装备水平的提升,深水浅层天然气水合物资源商业化开采的前景逐渐明晰。自2013年开始,日本、中国相继进行了多次海域水合物试开采尝试,连续产气时间、累计产气量和日均产气量逐步获得提升。2020年中国率先实现了从"探索性试采"向"试验性试采"的跨越。然而,以"降压"为核心理念的开采技术单井产气量瓶颈明显,制约了水合物资源产业化发展进程,必须在已有技术方法基础上创新发展,形成高效、安全、经济的海域天然气水合物资源开采专有技术体系。笔者梳理了近年来海域天然气水合物开采技术研发领域内的新进展,分析了包括"原位分解采气"和"原位破碎抽取"两大开采框架指导下,多种开采技术的创新升级进展和存在的主要问题,在此基础上展望了未来海域天然气水合物资源开采技术的研发方向。 展开更多
关键词 天然气水合物 开采新技术 原位分解采气 原位破碎抽取
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表面活性剂抑制不同油水分离体系内甲烷水合物生成的热力学影响研究
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作者 付娟 卢思 +4 位作者 刘世君 万丽华 吴能友 黄丽 苏秋成 《海洋地质与第四纪地质》 北大核心 2025年第3期181-188,共8页
在天然气水合物开采过程中,水合物分解产生的甲烷以及储层内原位游离气,在合适的低温和高压条件下易重新形成水合物,导致泥水分界线附近高压井筒或管道的堵塞,从而带来安全隐患。为了避免这种情况的发生,使用表面活性剂作为水合物抑制剂... 在天然气水合物开采过程中,水合物分解产生的甲烷以及储层内原位游离气,在合适的低温和高压条件下易重新形成水合物,导致泥水分界线附近高压井筒或管道的堵塞,从而带来安全隐患。为了避免这种情况的发生,使用表面活性剂作为水合物抑制剂,以有效防止水合物的再生成。本文利用高压微量热仪研究了低剂量阳离子表面活性剂十二烷基二甲基苄基氯化铵(DDBAC)对不同油水分离体系中甲烷水合物生成与分解过程的影响。研究选用了四丁基甲基乙醚(TBME)-H_(2)O、甲基环己烷(MCH)-H_(2)O、环戊烷(CP)-H_(2)O体系及对比实验纯水。实验结果表明,低剂量表面活性剂对纯水中甲烷水合物的生成量影响较小,但对水合物结构有一定影响,更倾向于只生成I型甲烷水合物。然而,在TBME-H_(2)O、MCH-H_(2)O、CP-H_(2)O油水分离体系内,低剂量表面活性剂对甲烷水合物及甲烷混合水合物的生成与分解过程具有显著的抑制作用。表面活性剂减小了甲烷在油相中的溶解度,大幅度降低了水合物的生成量,使得TBME、MCH体系易生成纯甲烷水合物,CP体系生成结构更为复杂的混合型水合物。此外,表面活性剂的抗团聚性使得大分子不容易进入笼型,从而不容易形成H型水合物。研究结果对理解低剂量阳离子表面活性剂在油水分离体系中的不同作用机制具有重要意义。 展开更多
关键词 表面活性剂 油水分离体系 甲烷水合物抑制 热力学研究 结构
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海洋浅表层天然气水合物资源评价 被引量:7
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作者 孙运宝 蔡峰 +7 位作者 李清 闫桂京 梁杰 董刚 骆迪 李昂 王星星 钟伟杰 《海洋地质前沿》 CSCD 2020年第9期87-93,共7页
浅表层天然气水合物具有埋藏浅、厚度大、纯度高等特点。现有的评价方法多针对于具有明显BSR反射特征的中深层天然气水合物,而对浅表层天然气水合物的相关研究鲜有发表。本研究通过对国内外浅表层水合物发育区广泛调研,以浅表层水合物... 浅表层天然气水合物具有埋藏浅、厚度大、纯度高等特点。现有的评价方法多针对于具有明显BSR反射特征的中深层天然气水合物,而对浅表层天然气水合物的相关研究鲜有发表。本研究通过对国内外浅表层水合物发育区广泛调研,以浅表层水合物的形成机理为基础,探究水合物资源评价方法的选择;以水合物空间展布规律为参考,明确评价范围界定条件;以综合指示特征为参考,分析评价参数的选取依据。并在此基础上,与中深层天然气水合物进行对比,提出浅表层天然气水合物资源刻度区选取及解剖的初步建议,引出评价中存在的问题,梳理出浅表层天然气水合物的资源评价方法的关键问题。 展开更多
关键词 浅表层天然气水合物 刻度区 资源评价 数值模拟
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中国天然气水合物赋存特征 被引量:94
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作者 宁伏龙 梁金强 +11 位作者 吴能友 祝有海 吴时国 刘昌岭 韦昌富 王冬冬 张准 徐猛 刘志超 李晶 孙嘉鑫 欧文佳 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期1-24,I0001,共25页
中国陆上冻土区和海域深水区都拥有丰富的天然气水合物(以下简称水合物)资源,二者虽在同盆共生、运聚机理上有相似之处,但差异也十分明显。为了给地质-工程-环境一体化开发水合物提供准确的基础地质数据,从构造与沉积、地温、热流、地... 中国陆上冻土区和海域深水区都拥有丰富的天然气水合物(以下简称水合物)资源,二者虽在同盆共生、运聚机理上有相似之处,但差异也十分明显。为了给地质-工程-环境一体化开发水合物提供准确的基础地质数据,从构造与沉积、地温、热流、地球化学、地球物理响应、赋存类型、孔渗、力学强度、饱和度等9个方面,对比分析、总结了二者在分布规律与赋存特征上的差异性。研究结果表明:①陆上冻土区水合物主要赋存于中生代地层,以热成因气为主,受断层裂隙构造控制,具有较好的圈闭条件,其储层温度、地温梯度、热流、压力表现为“四低”特征,水合物多数分布在砂岩孔隙和泥页岩裂隙中;②陆上冻土区水合物测井响应总体显示“两高两低”特征(高电阻率、高波速、低自然伽马、低密度),储层岩石力学强度高,具有低孔隙度、低渗透率和低水合物饱和度特征;③海域水合物主要赋存于新生代第四纪地层,热成因或生物成因气皆有,受泥底辟、气烟囱、断层裂隙控制,无明显圈闭,其储层温度、地温梯度、热流和压力表现为“四高”特征;④海域水合物多数分布在富含有孔虫的黏土质粉砂和粉砂质黏土中,地震反射波显示明显的BSR特征,测井响应则总体表现为“两高”特征(高视电阻率、高波速),其储层沉积物力学强度低,具有高孔隙度、低渗透率和相对较高的水合物饱和度。结论认为:①海域是中国水合物富集的主要区域,后续应突破海域水合物甜点识别与评价技术,统筹考虑整个水合物油气系统的资源禀赋特征;②应重点攻关水合物储层精细表征技术和富集矿体-储层系统的精细刻画,加强海陆联合和全球比对研究。 展开更多
关键词 中国 天然气水合物 陆上冻土区 海域深水区 赋存特征 油气系统 甜点
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沉积物中天然气水合物生成过程的二维电阻层析成像观测 被引量:21
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作者 李彦龙 孙海亮 +3 位作者 孟庆国 刘昌岭 陈强 邢兰昌 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期132-138,共7页
基于室内模拟实验模拟沉积物中天然气水合物(以下简称水合物)的生成过程及其物性演化规律,可以为现场实际水合物储层动态响应规律分析提供重要的理论支撑。为此,基于ITS电阻层析成像仪,研制了适用于沉积物中水合物原位合成—分解动态探... 基于室内模拟实验模拟沉积物中天然气水合物(以下简称水合物)的生成过程及其物性演化规律,可以为现场实际水合物储层动态响应规律分析提供重要的理论支撑。为此,基于ITS电阻层析成像仪,研制了适用于沉积物中水合物原位合成—分解动态探测的电阻层析成像模拟装置,并以天然海滩砂为沉积介质,模拟了含盐水沉积物体系中水合物的生成过程,根据电阻层析成像测试结果分析了水合物在沉积物截面上的生成位置和非均质性。研究结果表明:①水合物合成过程中,受排盐效应和水合物生成速率两个因素的影响,沉积物体系平均电阻率呈波动上升趋势;②较之于水合物合成,沉积物内部排盐效应对沉积物体系平均电阻率的影响存在着明显的滞后效应,水合物合成结束后沉积物体系内部仍存在盐离子浓度差异控制的传质过程;③水合物合成过程中不同区域的电导率偏移量变化幅度表现出明显的非均质性,指示水合物在沉积物内部的生成过程具有明显的非均质性。结论认为,起始条件下沉积物中气—水非均质分布特征是导致沉积物中最终水合物饱和度非均质分布的决定因素,而水合物合成过程中排盐效应导致的沉积物内部盐离子浓度的空间分布差异则是水合物合成位置变化的控制因素。 展开更多
关键词 天然气水合物 电阻率 电导率 电阻层析成像 排盐效应 在线观测 非均质分布
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基于机器学习方法的海洋天然气水合物水平井降压开采模拟—优化耦合模型 被引量:12
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作者 辛欣 王海彬 +5 位作者 罗建男 于涵 袁益龙 夏盈莉 朱慧星 陈强 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期149-158,共10页
由天然气水合物(以下简称水合物)开采引起的含水合物沉积层力学变形问题不能被忽视,因其直接威胁到海域水合物的安全开采。为了找到甲烷累计产气量最优值与地层稳定性的关系,基于机器学习方法形成模拟-优化耦合技术,构建起水合物降压开... 由天然气水合物(以下简称水合物)开采引起的含水合物沉积层力学变形问题不能被忽视,因其直接威胁到海域水合物的安全开采。为了找到甲烷累计产气量最优值与地层稳定性的关系,基于机器学习方法形成模拟-优化耦合技术,构建起水合物降压开采传热-流动-力学数值模拟模型、可以替代数值模拟模型的机器学习模型和以甲烷累计产气量最优为目标的混合整数非线性规划优化模型;在此基础上,选取南海北部神狐海域厚层Ⅱ类水合物藏W11站位为研究对象,获得了海底面沉降量约束下的水合物储层甲烷累计产气量及相对应的最优开采方案参数。研究结果表明:①模拟-优化耦合技术的关键是机器学习方法的运用,基于径向基函数人工神经网络方法而建立的替代模型计算精度较高,可以替代模拟模型来确定输入输出变量的关系,从而摆脱既定方案的限制,找到全局最优解;②模拟-优化耦合技术可以解决受含水合物沉积层力学响应特征影响的水合物开采方案优选问题,根据试采工程安全要求改变海底面沉降量最大允许值,可以计算得到相应的甲烷累计产气量,以及降压幅度、开采时间、井位布置、水平井段长度等最优开采方案参数;③随着最大允许沉降量增大,甲烷累计产气量增大,二者满足正相关关系;④海底面沉降量随着开采时间增长而增大,也随降压幅度增大而增大;⑤水合物开采引起海底面沉降主要发生在开采初期,为了获得较高甲烷累计产气量及较小海底面沉降量最大允许值,在开采初期必须减小降压幅度。结论认为,所形成的模拟-优化耦合技术适用性强,可以为水合物安全、高效规模化开采方案的制订提供支撑。 展开更多
关键词 海洋天然气水合物 地层稳定性 数值模拟 机器学习 混合整数 优化模型 开采方案制订 水平井
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