冻结粗砂土中甲烷水合物形成CT试验研究

冻土甲烷水合物形成的试验研究对于认识冻结多孔介质中形成、存在天然气水合物的机制和评价多年冻土区的气候变化、环境变化等有极为重要的意义,通过X-射线断层扫描系统对冻结粗砂土中甲烷水合物形成的试验表明:冻结砂土中甲烷水合物形成过程中CT数有所变化,且与甲烷气水合物形成、水分迁移和砂土密度增大均有关,而且通过不同时段CT图像的差值运算可以获得甲烷水合物形成的新信息;同时在甲烷水合物形成过程中具有明显的压力降低阶段,且伴随有相变热产生;尽管CT下砂土较大的吸收系数影响了对甲烷水合物形成的判断,但通过CT扫描定量信息,结合甲烷水合物形成过程中的压力和砂土温度变化,可以较为清楚地判断冻结砂土中甲烷水合物的形成。     

海洋甲烷水合物:布雷克海岭水合物稳定带的特征和甲烷开采潜力

1前言甲烷水合物不仅可影响海底的稳定性（Dillon等，1995），还可能造成全球气候变化（Kvenvolden，1993），并造成声波在海洋沉积物中传播的变化（Max，1990）和底栖化能自养生物群落的营养化。水合物构成了一个潜在的全球性能源（Kvenvoden，1993；Dicke。等，1997），而且今后从水合物中开采甲烷的重要性可能会不断增加。现已发现许多使用海底浅钻就可以涉及的水合物聚集区。自从由美国能源部、美国地质妄想所和海军研究实验室共同组织的第一届美国全国天然气水合物讨论会举行以来，对水合物研究已经取得了一系列重要的进展（Max等，…     

粉土内甲烷水合物形成与分解过程中的水分特征

用可探测土壤内部水含量变化的pF-meter探头开展了甲烷水合物形成与分解过程中多孔介质内部水含量变化研究,结果表明,该新型研究方法可有效探测实验过程中多孔介质内水含量变化.通过研究指出:水合物生成时会对介质内的水产生吸力,将水向水合物处抽吸;水合物分解时会释放水,使介质内水含量增大;温度升高会使存于多孔介质内毛细管中的水向下流动;水合物在粉土中的二次形成范围比一次形成范围更大.     

砂土中不同产状甲烷水合物形成和分解过程研究

为了研究不同的产状对沉积物中甲烷水合物形成和分解过程的影响,在砂土中开展了块状、层状、结核状和分散状4种不同产状甲烷水合物的形成和分解实验。实验结果表明,产状对砂土中甲烷水合物形成和分解过程的影响比较明显。在形成过程中,块状甲烷水合物的甲烷气体转化率最高,其次是层状,再次是分散状,结核状最低。分散状甲烷水合物的形成速率最快,其气体消耗速率峰值也最高;块状甲烷水合物的形成过程耗时最长,层状甲烷水合物次之,结核状甲烷水合物再次之,形成过程耗时最短的是分散状甲烷水合物。在分解过程中,块状甲烷水合物的稳定性最好,其次是层状甲烷水合物,接下来是结核状甲烷水合物,稳定性最差的是分散状甲烷水合物。     

甲烷水合物地质特征

介绍了甲烷水合物稳定存在的地质范围,论述了探测水合物层和其下部游离甲烷气的BSR识别技术,以及甲烷水合物样品采集方法和室内实验分析技术,讨论了水合物的海底效应等.     

甲烷水合物地质特征

介绍了甲烷水合物稳定存在的地质范围,论述了探测水合物层和其下部游离甲烷气的BSR识别技术,以及甲烷水合物样品采集方法和室内实验分析技术,讨论了水合物的海底效应等。     

温度梯度对粗砂中甲烷水合物形成和分解过程的影响及电阻率响应

评价甲烷水合物形成和分解过程中电阻率的变化对多年冻土区天然气水合物的勘测具有重要意义。利用本实验室自主研发设计的测量冻土相变温度和电阻率分布的装置,研究温度梯度对粗砂中甲烷水合物形成和分解过程的影响以及在此过程中的电阻率响应。实验表明,该装置可以准确有效地探测出水合物成核、形成、聚集及分解的过程。同时温度梯度的大小对多孔介质中水合物的形成和分布具有很大影响,随着温度梯度的增大,水合物的分布越不均匀,在高温端富集的水合物越多,水合物发生富集的时间间隔就越短。随着反应过程中水合物饱和度的增大,电阻率随之也增大.     

钻井过程中甲烷水合物的分解特性研究

很多国家都加大了对海底天然气水合物的勘探和研究的力度。对于海底天然气水合物的勘探除了进行BSR物理探测以外，最直接的证据就是进行海底钻探取样。但是在海洋钻探过程中，海底水合物的分解容易引起钻探事故，其勘探和开采难度大，成为科学研究的难点。为此，人工合成了甲烷水合物，并应用微型钻井系统模拟海底天然气水合物钻井过程，研究了在钻井过程中水合物的分解特性。在微型钻井过程中，对几种不同性质的钻井液对水合物分解特性的影响进行了对比分析，研究结果对海底天然气水合物钻探取样具有重要的参考价值。     

联用型水合物促进剂对甲烷水合物生成过程的影响规律研究

水合物较低的生成动力学速率和较高的相平衡条件是困扰水合物技术工业化应用的主要原因。研究了热力学促进剂（四丁基溴化铵（TBAB））和动力学促进剂（十二烷基硫酸钠（SDS）、十二烷基苯磺酸钠（SDBS））联用时对甲烷水合物生成热力学和动力学的促进行为,重点考察了3种促进剂质量比、联用型水合物促进剂质量分数和初始实验温度等因素对联用型水合物促进剂性能的影响。结果表明,将SDS、SDBS和TBAB以质量比2:1:1联用时,对甲烷水合物生成热力学和动力学均具有良好的促进作用,可有效降低甲烷水合物相平衡条件;适宜的联用型水合物促进剂质量分数为0.05%～0.30%,其中质量分数为0.10%时,诱导时间为75 s;降低初始实验温度可增加甲烷水合物生成的反应推动力,有利于快速成核与生长,当初始实验温度为276.15 K时,储气量高达170 mL/mL(1 mL水储存170 mL气体)。此外,联用型水合物促进剂的核心组分为离子型表面活性剂,在机械搅拌作用下体系会产生大量气泡,加快气液传质速率,因此甲烷水合物颗粒最初在界面气泡处出现,随后呈现气相和液相双向生长趋势,进而快速充满反应釜,有利于对甲烷等气体小...     

降温速率和粒径对砂土中甲烷水合物形成过程影响研究

为研究降温速率和多孔介质粒径对天然气水合物形成过程的影响,在2种不同粒径的砂土中开展了甲烷水合物的形成实验研究。5个不同的降温速率被应用到2种粒径砂土中甲烷水合物的形成实验。实验结果表明,降温速率对砂土中甲烷水合物的成核时间有明显的影响。降温速率越快,甲烷水合物所需的成核时间就越短。同时,降温速率越慢,甲烷气体形成甲烷水合物的气体转化率就越高。不同的降温速率也影响形成实验中降温阶段和恒温阶段的甲烷水合物形成情况。在较低的降温速率下,恒温阶段的气体转化率相对较少。不同的多孔介质对甲烷水合物的形成过程也具有明显的影响。相对来说,在相同条件下,甲烷水合物在粗砂土中比在细砂土中更容易形成;在粗砂土中形成甲烷水合物,其气体转化率比在细砂土中形成的甲烷水合物更高。     

海底甲烷水合物溶解和分解辨析及其地质意义

甲烷水合物的溶解和分解过程是甲烷水合物成藏的关键科学问题，同时也是造成环境灾害事件的重要因素。近年来，在阅读甲烷水合物相关文献中发现有些作者对甲烷水合物溶解和分解的复杂动力学过程产生了一些混淆，并由此可能对甲烷水合物的成藏机理及其对环境气候变化影响的认识造成偏差。基于前人的大量研究成果，并结合作者多年对甲烷水合物形成和分解动力学过程的系统研究，认为海底存在一种甲烷气体的动态存储与排泄平衡作用，甲烷水合物的溶解和分解是海底甲烷气的主要排泄方式，也是甲烷水合物失稳后的2种不同的重要过程，同时，海底甲烷气的排泄量、运移方式和排放速率都与甲烷水合物成藏与否密切相关，因此深入认识甲烷水合物溶解和分解过程的控制机理，对海底甲烷水合物形成机制、成藏过程的研究和对全球碳循环、气候变化的评估有着重要的科学意义。     

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针对自然界中天然气水合物在海底和大陆永冻区形成条件不同，通过实验研究了水的不同形态和甲烷气反应生成甲烷水合物的过程。实验结果显示甲烷与冰粉反应要比甲烷与水反应容易得多，一方面得益于反应物间接触面积的增大，另一方面受温度变化的影响。使用0.7~0.8 K/h的温度驱动条件，冰粉与甲烷气体迅速反应，证明甲烷气能够直接与固体冰反应生成水合物，成核诱导期较短。同时文章指出在甲烷和冰反应时，存在两个反应高峰期，这两个高峰期中间是气体分子向固体内部扩散的过程。而水和甲烷气体反应时，扩散过程占主要部分，诱导期漫长。冰和水分别与甲烷反应的对比可以用来考虑评估天然气水合物在不同地质区域的储量和预测其分布状况。     

甲烷水合物分解动力学模型

将甲烷水合物的分解过程看作球形颗粒消融问题，采用宏观气固反应动力学方法，建立了恒温减压条件下水合物的分解动力学模型，推导了甲烷水合物的分解速率方程。采用实验数据进行动力学分析，认为在℃以下，水合物分解速率由气体在冰层的扩散过程控制。通过对比甲烷气体在冰层内有效扩散系数的模型计算值和实验值，对模型进行验证，误差分析表明，所提出的甲烷水合物分解动力学模型计算结果与实验值吻合良好。     

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研制了一套易于开启的天然气水合物实验装置，使合成的水合物很容易取出以便直接测定其储气量。设计加工了一套利用天然气水合物在真空下分解测量其气体体积的实验装置，提出了一种直接测定甲烷水合物储气量的方法—容积法，并测定了在不同条件下生成的甲烷水合物的储气量。与传统的重量法相比，容积法的可操作性强，受环境因素和人为因素的影响小，精密度与准确度高，能够比较准确地直接测出甲烷水合物的储气量，在天然气水合物资源量评价及天然气运输技术方面，都有广阔的应用前景。     

天然气水合物储气量及分解安全性研究

利用可视化实验设备，研究了表面活性剂T40、T80及其复配溶液构成的5组反应体系中Ⅱ型气体水合物的储气及其分解情况，利用定温压力搜索法测定了水合物分解热平衡条件，并运用含气率、分解速度及分解热理论对实验数据进行了计算。结果表明，合成的天然气水合物样品含气率高、分解速度小。从传质和传热两方面分别分析了表面活性剂和水合物分解热对实验体系中气体-溶液-天然气水合物三者界面之间物质和热量传递过程的影响；分析结果表明：适当表面活性剂的加入有利于提高天然气水合物的储气量，水合物的高分解热是其分解速度低的主要原因。水合物的高储气性和分解安全性为天然气水合物储运技术的实践奠定了基础。     

碳纤维-钢混合抽油杆柱优化设计及其计算机实现

本文针对有杆泵抽油系统的碳纤维-钢混合抽油杆柱,给出了采用常规抽油机的优化设计程序,提供了不同的优化目标,并讨论了优化目标对有杆泵抽油系统的影响。程序提供了采用不同的优化目标的光杆冲程、冲次、抽油杆直径和抽油杆长度的优选过程,并且提高了有杆抽油系统设计的精确度。通过实例计算,验证了这一方法的可靠性。     

用CO2置换水合物沉积层中CH4可行性分析

天然气水合物是一种重要的能源载体，如何有效开采、合理运用是水合物气研究的关键。在总结国内外提出的一般天然气水合物开采方式基础上，依据目前国外CO₂置换技术的实验研究和理论分析，探讨了利用该技术开采水合物气的可行性。认为一旦CO₂置换CH₄技术从热力学和动力学两方面取得广泛理论成果，将探索出一条既能开发能源、又能保护环境的可行途径，给国民经济带来直接的经济效益。     

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v根据文献数据，分析了天然气采输过程中形成水合物的热力学和动力学条件。研究结果认为，加注水合物抑制剂是防止水合物形成的重要措施，近期国外开发成功的动力学天然气水合物抑制剂，如N 乙稀基吡咯烷酮的聚合物（NVP）、NVP的均聚物（PVP）是一个重要的发展方向，应引起充分地重视。此类抑制剂是在水合物形成晶核和生长的初期吸附在其表面，从而延缓了水合物晶体达到临界尺寸的生长速度。此类抑制剂虽价格较贵，但用量一般不超过3%，且药剂对环境的影响很小。同时指出，对高含硫天然气的采输而言，原料气脱水是防止水合物形成最有效的措施，而脱水工艺则以冷冻法为首选。     

提高反射地震成像分辨率的方法及应用

地震分辨率是地震数据处理和偏移成像中的重要问题，特别是在油气田开发中具有实际意义。文章在地震偏移成像广义空间分辨率理论研究基础上，提出了基于空间分辨力理论实现反动校正拉伸方法来实现高分辨率水平叠加和实现最佳分辨率地震成像。文章以共中心点道集中各地震道分辨率随炮检距增大而降低为理论依据，说明动校正拉伸的形成原因，并且根据广义分辨率公式导出了非零炮检距各地震道相对于零炮检距地震道的拉伸因子。利用这个拉伸因子可将动校正后的拉伸波形校正为等价的零炮检距地震道的子波，与常规的水平叠加相比，拉伸校正后CMP道集的叠加剖面分辨率明显提高。文章从偏移成像分辨率理论出发提出了根据反射波的地质参数选取偏移孔径的条件，并通过数值试算证明了实现高分辨率最佳成像方法的可行性