摘要：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。

摘要：针对水合物储集层流体抽取法开采过程中面临的出砂问题,提出了针对黏土质粉砂型水合物储集层的"防粗疏细"式防砂充填层砾石尺寸设计方法,并以中国南海神狐海域X站位为例进行了具体分析。以X站位为例,分析了水合物储集层地层砂基本特性,对地层砂粗、细组分进行划分,并分别计算了疏通细组分和阻挡粗组分所需的防砂充填层砾石尺寸范围,通过求解两者的交集来确定最佳砾石尺寸。研究表明,X站位水合物储集层为分选性、均匀性极差且黏土含量较高的粉砂质储集层,上、下部储集层防砂充填层最佳砾石尺寸设计结果分别为143~215μm和240~360μm。在现场施工无法严格满足分层防砂要求的情况下,为了兼顾上、下部储集层,在满足充填强度的前提下,推荐X站位防砂充填层砾石尺寸为215~360μm。

摘要：基于南海神狐SH2钻孔水合物储层地质特点和压力温度条件,运用数值模拟方法开展天然气水合物的单一垂直井降压热激法联合试开采的优化研究。为减少气体经上覆透水岩层泄露和过量的产水,生产井过滤器放置于生产井中部,热量被平均分配到过滤器并以恒定功率注入而不是注入热水。研究结果表明:顶底板附近水合物有隔水储气作用,大部分的甲烷气被束缚在水合物储层中,但后期可成为甲烷泄露通道。对底孔压力、热激发强度、初始水合物饱和度、储层渗透率4个参数的敏感性分析表明:底孔压力降低,产气速率相差不大,产水量增加;热激发增强或高初始水合物饱和度下,产气速率增大;本征渗透率影响流体运移和热传导,本征渗透率减小时,产气速率先增大后减小。本文所采用数值模拟及参数敏感性分析方法,有助于设计和优化天然气水合物开采方案。

摘要：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。

摘要：为加强天然气水合物勘探开发相关数据的利用率和可视化共享,提出了功能模块组合的概念,结合GIS技术和全文检索,将功能单元构建了天然气水合物战略形势图服务组件系统集成框架。在阐述了数据类型和图层组合的基础上,提出了基于C/S架构、组件的开发模式,利用GIS技术,Skyline Globe软件和海量图形显示技术进行了系统设计。结合实例,验证了天然气水合物战略形势图服务组件系统方面的有效性。

摘要：利用自行研制的水合物海水淡化装置,进行了添加R141b的CO2水合物海水淡化技术研究,实现了不同级别的海水淡化,并初步探讨了不同流程海水淡化的经济能耗。实验结果表明,所得一至三级淡化水的多项离子浓度指标满足饮用水标准,四级淡化水的指标均优于饮用水标准。利用该技术得到137 mL盐度为4.5‰的淡化水,能耗为0.092 kWh,耗时11.5 h;而得到80 mL盐度仅为0.3‰的淡化水时,能耗则增加为0.743 kWh,耗时33 h。三级淡化流程产量较高,盐度较低,可在兼顾能耗的前提下得到纯度较高的淡化水,是该技术比较理想的淡化流程。

摘要：天然气水合物上覆层不排水抗剪强度是水合物试采过程中导管喷射设计、地层沉降和井壁稳定性分析的关键参数。孔压静力触探(CPTU)为地层强度参数纵向分布规律研究提供了有效途径。本文基于南海北部神狐海域W18/19站位水合物上覆层的CPTU测试结果和室内实验数据,建立了该区经验锥头系数的确定方法,并基于确定的经验锥头系数求解上覆层不排水抗剪强度。结果表明:W18/19站位水合物上覆层由上至下为强度逐渐增大的钙质黏土,基于总锥尖阻力、有效锥尖阻力、超孔隙压力求解钙质黏土不排水抗剪强度的经验锥头系数分别为13.8、4.2、14.4。水合物上覆层不排水抗剪强度随着深度的增加逐渐增大。基于CPTU建立的不排水抗剪强度计算方法能反映钙质黏土不排水抗剪强度的纵向分布规律。

摘要：提出了一种基于虚拟仪器技术的阻抗分析仪设计方法,采用自动平衡电桥阻抗测量法开发了一台阻抗分析仪。该阻抗分析仪利用信号发生卡输出电压激励信号、采用高速数据采集卡进行两通道电压同步采集、以labVIEW为平台开发测控软件实现仪器板卡控制、阻抗测量以及数据分析和处理。测试结果显示:在频率20 Hz^500 kHz、阻抗1Ω~500 kΩ范围内,该阻抗分析仪测量误差小于5%;其频率扫描点数、测量结果的显示和保存方式可通过软件进行灵活配置。基于虚拟仪器技术的阻抗分析仪通用性和扩展性强、测试范围广、操作简单便捷。根据实际的测量需求可灵活选择不同性能指标的信号发生卡、数据采集卡以及阻抗测量电路元件参数,开发成本可控且开发周期短,可广泛应用于科研和教学实验室仪器的开发。

摘要：为了满足开展天然气水合物模拟实验、测试电学和声学特性参数以及建立特性参数与含水合物饱和度之间关系的需求,开发了一套电–声响应特性联合探测实验装置,以海沙模拟松散沉积物开展了甲烷水合物生成和分解模拟实验,联合探测了电学和声学参数,分析了被测体系的电学和声学响应特性。研究表明:(1)通过电–声响应联合探测实验装置能够同步获取宽频率范围电学阻抗谱和超声波接收信号波形;(2)通过设计电声复合传感器及其阵列式排布方式和"分时轮流"工作模式能够获取电学和声学参数的空间分布信息;(3)基于所提出的波动百分比和相关系数指标对不同频率阻抗模值进行评价所获得的100 k Hz阻抗模值随含水合物饱和度的增加先减小后增大,经过有效压力校正后的超声波接收信号波动幅度值随含水合物饱和度的增加而升高;(4)上述两者分别可以作为分析和建立与含水合物饱和度之间关系的电学和声学有效特征参数。所开发的实验装置为将来开展含水合物复杂沉积物的模拟实验与测试工作提供了必要条件,所得到的电学和声学有效特征参数为含水合物饱和度计算模型的建立奠定了基础。