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天然气水合物开采相关的安全性研究进展 被引量：22
1
作者 鲁晓兵 张旭辉 王淑云 《中国科学：物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2019年第3期7-37,共31页
天然气水合物分解会改变原来海底地层的物性和力学性质并产生超静孔压、进而引起地层和海洋工程结构物基础的不稳定性、甲烷泄露等地质与环境灾害,对海洋工程与人类赖以生存的环境构成潜在严重威胁.这个问题引起了国际社会各界的广泛关... 天然气水合物分解会改变原来海底地层的物性和力学性质并产生超静孔压、进而引起地层和海洋工程结构物基础的不稳定性、甲烷泄露等地质与环境灾害,对海洋工程与人类赖以生存的环境构成潜在严重威胁.这个问题引起了国际社会各界的广泛关注.正因为此,各国对天然气水合物开采均采取很谨慎的态度.本文介绍了天然气水合物分解可能导致的地质与环境灾害类型以及影响水合物分解的主要因素;列举了历史上与水合物分解相关的6个典型滑坡案例并进行了分析;阐述了水合物分解引起的层裂和喷发灾害现象及发生的机制和临界条件;分析了水合物分解对井壁、海底管道等结构物及其基础稳定性的影响;针对水合物分解的土层响应与环境影响监测技术的研究进展进行了评述;总结了与水合物分解引起的地质灾害密切相关的水合物地层的物理和力学性质研究现状;最后提出了目前水合物分解相关的安全性研究所存在的问题和需要深入研究的方向. 展开更多
关键词 水合物开采 滑坡 泥石流 层裂 喷发 监测 力学性质
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天然气水合物开采过程中出砂研究现状 被引量：21
2
作者 卢静生 李栋梁 +2 位作者 何勇 梁德青 熊友明 《新能源进展》 2017年第5期394-402,共9页
天然气水合物是一种未来潜在清洁能源,在大陆永久冻土带和海洋环境中储量巨大。然而,在天然气水合物开采过程中不可避免地出现砂砾随着流体进入井筒采出的现象,制约天然气水合物的安全开采。本文介绍了各天然气水合物开采现场的出砂情... 天然气水合物是一种未来潜在清洁能源,在大陆永久冻土带和海洋环境中储量巨大。然而,在天然气水合物开采过程中不可避免地出现砂砾随着流体进入井筒采出的现象,制约天然气水合物的安全开采。本文介绍了各天然气水合物开采现场的出砂情况及危害,总结了国内外水合物开采出砂的研究现状,分析水合物出砂研究的难点及我国的挑战。分析结果表明,天然气水合物开采出砂不仅与其自身分解特性有关,还与其赋存储层的沉积物有关。对水合物出砂以及防砂提出了具体的研究思路及解决办法,为未来天然气水合物安全开采提供参考和建议。 展开更多
关键词 天然气水合物开采 出砂 研究现状
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考虑固相分解的含水合物沉积物体积应变分析模型 被引量：6
3
作者 袁思敏 王路君 +1 位作者 朱斌 陈云敏 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1044-1052,共9页
水合物开采通过打破固相水合物相平衡状态使其分解为水和气体,含水合物沉积物(gas hydrate-bearing sediment,GHBS)固相组分减少使孔隙体积增大,土骨架间胶结作用弱化,产生的水和气显著改变孔隙压力,造成沉积物软化和体积收缩。基于GHB... 水合物开采通过打破固相水合物相平衡状态使其分解为水和气体,含水合物沉积物(gas hydrate-bearing sediment,GHBS)固相组分减少使孔隙体积增大,土骨架间胶结作用弱化,产生的水和气显著改变孔隙压力,造成沉积物软化和体积收缩。基于GHBS三轴压缩试验,考虑水合物降压分解过程对GHBS变形特性的影响,将固相骨架分为惰性土骨架和可分解的水合物固相,引入随水合物饱和度变化的压缩参数,建立了能够描述GHBS应力和水合物分解耦合作用、体积应变随时间变化的分析模型。该模型能够描述降压速率、降压幅值及水合物分解速率对GHBS变形特性的影响,结果表明:降压速率增大,降压阶段体积应变速率增大,达到相平衡时间缩短,降压开采时应综合考虑开采过程中储层变形速率和开采效率间的关系;不同粒径组成的沉积物水合物分解速率存在差异,分解速率对储层变形速率影响明显;降压开采稳定孔压影响储层最终沉降量,降低稳定孔压可以提高开采效率,但最终变形量增大。 展开更多
关键词 固相分解 水合物开采 水合物沉积物 体积应变 分析模型
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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
4
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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逆流式双螺旋叶片气液固多相旋流分离特性
5
作者 王浩凯 刘新福 +3 位作者 李清平 姚海元 刘春花 李明 《石油机械》 北大核心 2024年第6期70-77,共8页
针对海洋平台空间的局限性和天然气水合物开采特殊工况,设计了一种结构紧凑、分离效率较高、维护成本低的逆流式双螺旋叶片气液固多相旋流分离器,以期实现海上平台天然气、泥质粉砂和海水多相混流的高效分离。综合高含气、高流量、小粒... 针对海洋平台空间的局限性和天然气水合物开采特殊工况,设计了一种结构紧凑、分离效率较高、维护成本低的逆流式双螺旋叶片气液固多相旋流分离器,以期实现海上平台天然气、泥质粉砂和海水多相混流的高效分离。综合高含气、高流量、小粒径等因素耦合作用,建立气液固多相分离湍流数学模型,采用SIMPLE压力-速度耦合算法进行求解,揭示螺距、螺旋叶片头数和螺旋圈数等叶片结构参数对气液固多相旋流分离性能的影响规律;并依据气液固多相旋流分离双螺旋叶片的单因素优化结果,量化分析入口流速、含气体积分数、泥质粉砂粒径等生产参数对气液固多相旋流分离性能的影响程度。研究结果表明:当螺旋叶片的螺距为70 mm、螺旋头数为2且螺旋圈数为3时,逆流式双螺旋叶片气液固多相旋流分离性能最佳;增大入口流速可有效提高分离效率,入口流速达到3.0 m/s时,气、固两相分离效率分别提高至98.6%和83.2%;而含气体积分数由30%增至45%时,气相分离效率由99.4%降至96.5%,且气相出口含气体积分数由81.1%增至91.9%;泥质粉砂的粒径尺寸会影响分离效率,粒径尺寸为70 um时,分离效率可达93.4%。所得结论可为适用于天然气水合物开采的气液固多相分离器的设计和优化提供参考。 展开更多
关键词 天然气水合物开采 多相旋流分离 螺旋逆流式 双螺旋叶片 分离性能
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甲醇与CO_2/CH_4混合气开采天然气水合物研究 被引量：3
6
作者 梁萌 Gushchin P.A. +6 位作者 Khlebnikov V.N. Antonov S.V. Mishin A.S. Khamidullina I.V. Likhacheva N.V. Semenov A.P. Vinokurov V.A. 《石油化工高等学校学报》 CAS 2018年第6期61-66,共6页
针对CO_2置换法开采CH_4水合物的过程中CO_2水合物在井底过早生成、高压下CO_2发生液化导致渗流过程驱替阻力过大等问题,同时为了获得高压且富含CH_4的产物气,选择CO_2/CH_4混合物作注入气,在岩芯驱替装置上研究了"抑制剂-气体置换... 针对CO_2置换法开采CH_4水合物的过程中CO_2水合物在井底过早生成、高压下CO_2发生液化导致渗流过程驱替阻力过大等问题,同时为了获得高压且富含CH_4的产物气,选择CO_2/CH_4混合物作注入气,在岩芯驱替装置上研究了"抑制剂-气体置换法"分解CH_4水合物的过程。结果表明,当混合气中CH_4体积分数为57.4%时,可在7.5 MPa下获得体积分数为72.9%的CH_4产物气,并且获得的CH_4产物气的量要显著大于所注入的CH_4的量。另外,还评估了在地层深部低体积分数的甲醇溶液(20%)和高体积分数CH_4混合气(77.9%)对天然气水合物的分解效果,结果显示,随着"抑制剂-气体置换法"分解天然气水合物过程的进行,地层深部的CH_4水合物基本不发生分解,但CO_2水合物生成过程依然十分显著。 展开更多
关键词 天然气水合物 甲烷水合物 非常规天然气 二氧化碳 热力学抑制剂 水合物开采 岩芯驱替
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基于功能共振分析的可燃冰开采装备体系风险评估 被引量：2
7
作者 苗洋 张永存 +2 位作者 王友乐 冷述栋 梁树森 《石油工程建设》 2019年第5期15-21,共7页
为实现可燃冰的商业化开采,评估开采设计方案的风险并制订对应的风险防控措施以保证商业利益最大化是十分重要的。针对处于设计阶段的可燃冰开采装备体系,改良了一种系统风险致因理论——功能共振分析方法(FRAM),并采用该方法进行系统... 为实现可燃冰的商业化开采,评估开采设计方案的风险并制订对应的风险防控措施以保证商业利益最大化是十分重要的。针对处于设计阶段的可燃冰开采装备体系,改良了一种系统风险致因理论——功能共振分析方法(FRAM),并采用该方法进行系统层面的分析与风险评估。以降压法采出、管道集输与穿梭油轮运送LNG的开采组合方法为例,建立了装备体系功能关系网络,结合评估对象特点改进了原方法中的一般性能条件,确定了完井防砂、水下控制、天然气处理等6个随机状态功能模块,并分析失效在功能网络中的影响情况。对设计阶段可燃冰开采装备体系存在的主要风险因素的评估表明,严格控制防砂装备质量、建立化学药剂质量监控系统、通过教育培训减少人员在外输或其他需重点关注作业中的误操作等最为重要。 展开更多
关键词 可燃冰开采 风险评估 功能共振分析方法 防控屏障
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天然气水合物藏开采数值模拟研究 被引量：1
8
作者 庞维新 李清平 +2 位作者 孙福街 李刚 李小森 《中国煤炭地质》 2015年第8期31-37,82,共8页
TOUGH2是美国劳伦斯伯克利国家实验室开发的一套渗流模拟软件,其研究内容与水合物藏的开采在气液渗流、质量和热量的传递等方面有很多的共同之处,但水合物的开采又涉及到固态水合物分解产生气体和液态水或固体冰的,与TOUGH2现有内容有... TOUGH2是美国劳伦斯伯克利国家实验室开发的一套渗流模拟软件,其研究内容与水合物藏的开采在气液渗流、质量和热量的传递等方面有很多的共同之处,但水合物的开采又涉及到固态水合物分解产生气体和液态水或固体冰的,与TOUGH2现有内容有一定区别。为了将TOUGH2软件应用于天然气水合物藏开采模拟,在对TOUGH2的功能进行充分解读后,进行了以下三个主要修改:1针对天然气水合物三相变化的状态方程模块;2添加天然气水合物分解速率和相平衡计算模块;3在TOUGH2程序的主体控制方程中,添加由天然气水合物分解引起的变化量。通过上述修改和程序调试,形成了一套基于TOUGH2的水合物藏开采数值模拟软件。利用该软件对神狐海域的水合物藏参数进行计算,其结果与劳伦斯伯克利国家实验室开发的水合物藏开采模拟软件(TOUGH+HYDRATE)的计算结果进行对比,结果表明两者吻合很好,验证了软件的正确性。 展开更多
关键词 TOUGH2 水合物开采 数值模拟 TOUGH+hydrate 对比
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