一、天然气水合物体系动态演化研究(Ⅲ):水合物的产生、聚集和分解（论文文献综述）
闫大伟,孙治雷,耿威,李昂,曹红,徐翠玲,张喜林,翟滨,张现荣,李清,吴能友,蔡峰,骆迪,孙运宝,张栋,周渝程,吕泰衡[1]（2022）在《海底水合物丘与泥火山的演化特征及其对天然气水合物聚集的影响》文中进行了进一步梳理海底水合物丘与泥火山均属于不同相态流体向上运移排出至地表过程中的产物,与这2种特殊地质体相关的浅表层天然气水合物具有独特的成藏过程和赋存规律,同时,它们也都是富碳流体排放的重要途径。然而,由于对这2种地质体缺少系统的调查,加之对浅表层天然气水合物资源和碳泄漏过程的研究程度不高,当前在海底水合物丘与泥火山特征刻画及准确甄别上还存在障碍,导致难以科学地评价与其伴生的水合物资源的聚集过程及环境效应。通过总结已有海底水合物丘与泥火山的阶段性研究工作,对该2种特殊地质体从地貌特征、内部结构、形成机制等方面开展比较研究,系统分析了二者的演化过程以及对与之相关的天然气水合物聚集过程的影响,并讨论了2种地质体的区别与联系。本研究可为理解全球海底富碳流体的排放及其对海洋碳循环的贡献以及海底浅表层天然气水合物资源量的评价提供参考。
赵亚鹏,刘乐乐,孔亮,刘昌岭,吴能友[2]（2021）在《含天然气水合物土微观力学特性研究进展》文中指出天然气水合物作为一种资源储量大、分布范围广、能量密度高的清洁能源,受到了国内外的广泛关注,竞相研究安全高效、持续可控的开采方法.充分掌握含天然气水合物土的力学特性并厘清其在开采过程中的动态演化规律,是实现天然气水合物资源产业化开发的重要前提.含天然气水合物土的力学响应行为本质上是其内部结构演化的宏观反映,相关的微观力学特性研究对于深化含天然气水合物土力学特性认识具有重要的意义.本文从天然气水合物晶体、天然气水合物与土颗粒界面、含天然气水合物土3个尺度对含天然气水合物土微观力学特性的研究现状进行了总结,系统归纳了天然气水合物的晶体结构类型及天然气水合物的孔隙微观赋存模式;重点介绍了计算机断层扫描、扫描电子显微镜、X射线衍射及原子力显微镜等微观测试技术原理与特点;简述了与计算机断层扫描联用的三轴剪切实验、颗粒流程序模拟及分子动力学模拟在天然气水合物微观力学特性研究方面的最新进展;综合现有研究结果对含天然气水合物土内颗粒界面剪切机理及微观力学理论模型进行了概述分析;最后探讨了含天然气水合物土微观力学研究目前仍存在的不足与挑战,并给出了针对性的建议以期促进含天然气水合物土的力学特性研究发展.
雷裕红,宋颖睿,张立宽,苗来成,程明,刘乃贵[3]（2021）在《海洋天然气水合物成藏系统研究进展及发展方向》文中认为天然气水合物成藏系统的研究对于认识具有强非均质性的天然气水合物的资源分布、预测其甜点、提高其勘探成效具有重要的意义。通过综合分析天然气水合物在成藏条件、成藏要素和成藏模式等方面的研究认识和勘探成果,综述了天然气水合物成藏系统在气源、稳定带特征及影响因素、储层类型与特征、运移通道类型和成藏模式等方面的研究新进展。天然气水合物的气源可分为生物气、深部热解气和混合气3种类型;水合物的储层类型包括软泥、粉砂质泥和粉砂等多种类型;在粒度较粗的储层中,水合物的含气饱和度往往相对较高;断层、裂隙、底辟构造、气烟囱和高渗透性地层等是天然气水合物的有效运移通道。前人依据气源及其与水合物稳定带的配置关系、水合物的生成速度与分解速度的消长关系、水合物形成的主控因素、运移通道的类型等建立了多种水合物成藏模式,但对于成藏过程中各成藏要素的时空演化及耦合关系、成藏效率的定量评价等研究仍不足,有必要将天然气从气源灶运移至稳定带的动力学过程与稳定带内天然气的运移、聚集、分解和散失的动力学过程有机结合起来开展研究。采用成藏动力学定量研究的思路和方法,应用大数据和人工智能等新技术来定量表征天然气水合物的成藏要素及其时空演化过程,利用数值模拟方法定量研究在气源灶、运移通道、稳定带和储层耦合条件下的天然气水合物的运移、聚集、分解、散失过程是未来天然气水合物成藏系统研究的发展方向。
贝科奇[4]（2021）在《运聚条件对海洋天然气水合物成藏过程影响的数值模拟研究》文中指出在传统油气资源逐渐枯竭的当下,天然气水合物作为一种清洁高效的未来能源日益受到世界各国重视,以低温高压为形成条件的天然气水合物在自然界中主要赋存于陆域永久冻土带和海域深海沉积物中。海底天然气水合物分布广泛,然而已有的钻探结果显示海底天然气水合物无论是平面上还是垂向上均呈现出明显的不均匀分布特征,以“运”—流体运移条件和“聚”—沉积层储集条件为代表的水合物成藏要素控制着海底水合物的形成与富集成藏过程。明确不同运聚条件下海底水合物的形成机理和富集规律对寻找高储量、可开采水合物藏的赋存位置具有重要的理论和实际意义。本文以南海北部典型天然气水合物前景区—白云凹陷为研究区,围绕“海底天然气水合物在不同运聚条件的成藏过程”核心问题,采用理论分析与数值模拟相结合的技术方法,探究了储层孔渗条件、地层倾角条件、海底面起伏以及构造通道类型等对海底沉积层中甲烷气体运移、水合物形成与分布的影响,分析了研究区水合物差异性分布的控制因素,提出了高饱和度水合物富集所需的运聚条件,并结合实际资料进行了研究区水合物优势赋存区的预测,研究成果可对我国南海海域天然气水合物勘探及开采工作提供理论参考依据。本次研究主要得出如下结论:（1）储层孔渗非均质性会影响局部水合物温压稳定条件、储集空间以及气体在稳定带内的运移,进而控制水合物形成与分布。结合白云凹陷沉积物中局部有孔虫丰度较高及细粒浊积体不均匀分布的特点,模拟分析了不同孔渗条件（均质、层状非均质、空间非均质）储层对于水合物成藏的影响。研究结果显示储层孔渗非均质性会促进甲烷气体的侧向运移,部分区域气体会出现“绕行”现象,在渗透率高的区域流体运移速率大,甲烷气体饱和度也相对较高,促进了高饱和度水合物的形成。非均质的孔隙度增加了甲烷气与孔隙水的接触面积,提升水合物的生成量。在本次模型中,空间非均质模型相较均质模型甲烷侧向运移距离提升了约28%,水合物累计生成量提升了约16.5%。特别地,当水合物储层呈现为泥砂互层结构时,形成的水合物也会出现较为明显的分层现象,高渗层内水合物饱和度较高,横向展布范围会有一定增加。（2）地层倾角与海底地形的起伏变化会影响海底沉积层中甲烷的侧向运移过程和水合物稳定带分布,进而控制水合物藏的横向展布及厚度。结合白云凹陷陆坡迁移峡谷沉积体系多倾斜地层与海底起伏变化的特点,模拟分析不同倾角（0°,5°,10°,15°）的地层中含气流体运移和水合物形成与富集过程。研究结果显示在倾斜地层上部由于相对较好的气体供给条件和温压稳定条件,水合物饱和度、厚度和侧向展布范围要大于倾斜地层下部。倾角越大,倾斜两侧的水合物饱和度及分布差异越大,水合物藏的非均质性也越强。倾角一定时,地层渗透率与甲烷渗漏速率越大,非均质性越明显。在本次模型中,倾角为15°时相比水平地层在倾斜上部甲烷运移量提升了约23.5%,倾斜下部运移量减少了约18.1%,水合物累计生成量降低了约7.0%,地层倾角对倾斜下部水合物形成的抑制作用要强于对倾斜上部水合物形成的促进作用。同时初步探究了不同起伏地形中水合物的形成与分布规律。在海底面出现下切构造位置,水合物稳定带底界会发生下移,部分水合物沿下切构造侧壁分布,海底面下切深度越大,气体侧向运移和水合物形成的阻碍越大。在海底面出现隆起构造位置,水合物稳定带底界会发生抬升,在浅层气体主要沿隆起侧壁运移,形成与隆起的海底面近似平行的水合物藏。特别地,当隆起构造两侧出现差异性的沉积-侵蚀作用时,沉积作用较强的一侧的更适宜气体侧向运移与水合物形成。（3）典型构造通道（气烟囱、泥底辟和断层）是含气流体运移的良好通道,不同类型构造通道中的流体运移特征不同,形成的水合物藏空间分布特征也不同。结合白云凹陷海底断层、气烟囱、泥底辟等构造通道发育的特点,通过对不同构造通道的刻画,模拟分析了不同构造通道对水合物形成、聚集及空间分布的影响。研究结果显示:在气烟囱上部易形成水平展布的层状高饱和度水合物;在泥底辟构造中,内部超压潜能使得高温流体与甲烷气体一同向上运移,形成具有穹隆状水合物藏,在部分层位水合物平面形态呈环形;区域大尺度断层切穿厚度大,有可能沟通底部烃源岩和浅部水合物稳定带,会促进深部气体向上运输。浅部小断层因为其分布位置和切穿层位的不同,对气体运移和水合物成藏影响也不同,侧翼的低角度断层会促进气体的侧向运移,浅部高角度断层沟通垂向气体通道与水合物稳定带时,会促进高饱和度水合物的形成,沟通垂向气体通道与海底面时则会增加气体向海底泄露的风险。（4）基于白云凹陷某区块实际场地数据构建三维地质模型,综合考虑不同成藏要素的时空耦合配置关系,模拟预测了水合物赋存区位置及其水合物饱和度,并量化分析了不同成因气体对水合物藏的贡献。基于对白云凹陷水合物差异性分布原因的分析,模拟了研究区水合物形成与富集过程,刻画了研究区内水合物的空间分布与饱和度,对水合物优势赋存区进行预测。模拟结果显示:研究区水合物生成量估算为2.90×1012kg,气源类型为生物成因（38.6%）和热成因（61.4%）混合气,以热成因气为主。当优质的储集条件（相对粗粒沉积物区域）与良好的流体运移条件（气烟囱、断层等构造通道）在空间上能较好的耦合时,容易形成高饱和度的水合物藏。最终确定研究区迁移峡谷末端海底扇区、海底峡谷脊部隆起区以及部分沟源断层上部,同时具备相对高孔渗条件的区域为高饱和度水合物藏潜力区带。
王海彬[5]（2021）在《基于三维非均质地质模型的南海神狐海域天然气水合物储层改造增产研究》文中进行了进一步梳理天然气水合物是当前世界能源格局中开采潜力巨大的清洁能源之一,其总有机碳储量约是石油、天然气、煤炭三者总和的2倍,愈来愈引起世界各国的重视与关注。我国自2007起展开多次水合物勘探工作,圈定了3个超千亿立方米储量规模的天然气水合物矿藏。2017年、2020年分别进行了两次海域天然气水合物试采工程,实现了开发难度最大的泥质粉砂型储层的稳定产气,成功从“探索性试采”向“试验性试采”的阶段性跨越。然而,实现天然气水合物的长期高效、安全开采是推动商业化进程的关键挑战。中国南海神狐海域天然气水合物藏赋存于海底黏土质粉砂或淤泥质沉积物中,该沉积物的特点是渗透率低（仅为几个毫达西）,严重制约水合物开采效率。储层改造技术源于传统油气开采,能够有效提高地层渗透率,增加储层内温度、压力传导能力和气液传输效率,可用于海洋水合物试采工程中。数值模拟是预测水合物储层改造增产效果、优化设计储层改造增产方案的有效手段。在水合物开采数值模拟过程中,通常将水合物储层概化为均质储层。这样不仅无法刻画储层的真实非均质特征,同时忽略了非均质性带来的水合物分解过程温度场、压力场、应力场等参数的空间差异,导致无法准确预测水合物藏气水产出量及各物性参数的空间演化特征,更无法针对渗透性低的区域进行储层改造方案设计。因此,构建含天然气水合物沉积物的空间非均质地质模型,利用数值模拟方法预测水合物分解行为、有针对性的设计储层改造方案,能够为我国实现海域水合物长期高效开采提供技术支撑。本文以南海神狐海域水合物藏为研究对象,结合GMGS1航次各站位测井解译资料,首先构建近似刻画含水合物地层的非均质地质模型,再建立SH2典型站位水合物开采数值模拟模型,利用TOUGH+HYDRATE程序求解,评价非均质储层的气、水产出量,获得水合物分解引起的物性参数时空演化差异特征。最后基于水合物饱和度、地层渗透率等参数的空间非均质性,研究利用高压喷射注浆技术改造水合物储层,分别对注浆孔方向、注浆孔位置、注浆孔间距等进行优化设计,评价增产效果。研究结果表明（1）与非均质地质模型相比,以往基于均质地质模型预测出的水合物储层产气能力偏高（约高20%）;（2）采用垂直注浆孔方向、注射孔布设于水平井前端、间距10m,增产效果最优,产气能力提升约49.39%;（3）经济、合理的储层改造方案设计必须依靠对天然气水合物储层空间非均质性的准确认识,是天然气水合物长期高效开采的必要前提。
郑子涵[6]（2021）在《沉积作用及深部甲烷通量对水合物成藏影响的数值模拟》文中研究指明海洋环境甲烷水合物成藏受控于甲烷的来源,孔隙水溶解甲烷的对流作用和扩散作用及沉积有机质的原位产甲烷作用是扩散型天然气水合物系统甲烷的主要来源。在大陆边缘盆地沉积过程中,由于物源供给和构造作用可导致沉积和埋藏速率发生很大的变化,变化的沉积速率将影响甲烷的供给速率与水合物的分解速率,因此,沉积作用是影响天然气水合物成藏的关键控制因素。此外,含甲烷的深部流体通过孔隙水对流作用将甲烷运移至水合物稳定带（gas hydrate stability zone,GHSZ）,该深部流体中溶解甲烷浓度也影响甲烷的输送量,从而影响天然气水合物成藏。以往关于海底天然气水合物成藏的研究大多基于稳定的沉积速率,且假设深部流体携带的溶解甲烷浓度为一定值,这会造成对水合物成藏过程认识的不确定性。因此,为厘清变化的沉积速率及深部溶解甲烷通量对水合物体系动态成藏的控制作用,本文建立多阶段沉积速率影响下的水合物成藏数值模型,以及深部流体溶解甲烷通量的计算模型。模型分别应用于布莱克海台ODP997,ODP995,ODP994站位,通过量化布莱克海台区域深部甲烷通量,同时结合各站位水合物分布特征,探究深部甲烷通量及沉积作用对水合物成藏影响,揭示布莱克海台深部甲烷通量区域分布特征。本文基于建立的多阶段沉积速率影响下的水合物成藏数值模型,对沉积速率显着变化的ODP164航次997站位水合物成藏演化历史进行了研究。模拟研究显示,ODP997站位甲烷水合物主要是最近的2.5Ma慢速沉积阶段形成,最终获得的水合物饱和度与实际值相符,沉积物中的甲烷水合物总量受沉积速率变化影响显着,慢速稳定的沉积有利于甲烷水合物的形成。此外,本文基于甲烷水合物稳定带下伏游离气层（Free Gas Zone,FGZ）内的甲烷质量守恒,建立解析解计算模型,获取深部甲烷通量信息。该模型应用于布莱克海台ODP995站位,计算结果表明可以通过目前水合物之下的游离气层性质来计算限定地层深部甲烷通量大小。当游离气层底界越浅或者临界气体饱和度值越大,对应的深部溶解甲烷通量值越小。假定现今ODP995站位游离气层已经处于稳定状态,则该站位深部甲烷通量为0.0231mol/m2/a。该甲烷通量能够满足在约700mbsf深度处产生第二段游离气层,与地震资料显示相吻合,说明该深部甲烷通量很可能来自于第二段气层。将该结果用于ODP995站位的甲烷水合物成藏模拟,结果表明在水合物成藏演化时间一定时,深部甲烷通量直接影响稳定带内水合物分布特征;深部甲烷通量越小,天然气水合物层产出越薄;而且,当深部甲烷通量足够低时,天然气水合物产出区也很难达到稳定带底界,如ODP994站位甲烷水合物产出底界浅于水合物稳定带底界,就是由于深部来源甲烷通量较小造成。结合前人关于ODP997站位高甲烷通量供给的结论,综合对比ODP994,ODP995与ODP997站位水合物分布特征,得到布莱克海台区域深部甲烷通量从翼部边缘的ODP994站位,至翼部中心的ODP995站位,至顶部ODP997站位表现为深部甲烷通量在横向上逐渐增大的特征。
朱慧星[7]（2021）在《天然气水合物开采储层出砂过程及对产气影响的数值模型研究》文中认为天然气水合物作为一种新型战略资源,因其巨大的储量而备受关注。开采天然气水合物的主要思路是通过降压、加热、气体置换、注入抑制剂等方法打破其原有的相平衡状态,使其分解为水和甲烷气并对产生的气体进行抽取回收。在流体抽取过程中,受其拖曳作用影响,沉积物颗粒可能发生脱落和运移,即出现出砂现象。这一方面可能造成地层亏空、井壁失稳等问题;另一方面,流体中携带的固体颗粒会对电潜泵、井筒等开采装置造成磨损及堵塞,影响水合物开采的持续进行。天然气水合物储层由于埋深浅、胶结程度差,更易出现出砂问题。目前,世界范围内已开展的水合物试采工程几乎都遭遇了这一问题,部分试采工程甚至因为严重的出砂而被迫提前终止。出砂问题已经成为限制水合物长期安全高效开采的重要因素。然而,水合物开采储层出砂机理还不甚明确,并且缺乏相应的数值模拟软件对出砂过程及其对产气性能的影响进行定量评价。因此,非常有必要在厘清水合物开采储层出砂机理的基础上,开发一款适用于水合物开采出砂数值模拟的程序,以实现水合物开采过程中气-水-砂产出及其互馈作用的定量刻画,为水合物长期安全高效开采提供理论支撑。本文通过对现有研究的归纳总结,采用理论分析的方法进一步明确了水合物开采储层出砂机理,即储层固体颗粒的脱落主要受地层破坏变形、流体侵蚀及水合物分解地层弱化等多重因素的影响,固体颗粒脱落之后的运移过程受到流体拖曳作用和颗粒大小与流动通道孔径尺寸之间相互关系的共同作用。通过将悬浮固体颗粒类比于溶液中的溶质,并在溶质运移质量守恒方程的基础上引入颗粒沉积滞留及启动运移等过程,实现了对固体颗粒输运过程的定量刻画。以此为基础,构建了含水合物储层固体颗粒脱落、运移刻画模型并开发了相应的模拟模块。通过采用序列耦合的方式将其与水合物开采THM（Thermal-Hydrological-Mechanical）耦合程序Hydrate Biot进行搭接,开发了首款内嵌到水合物开采国际通用模拟软件TOUGH+Hydrate的出砂模拟程序Hydrate Sand,并通过与前人出砂实验结果的对比初步验证了其可靠性。由于水合物开采出砂问题的复杂性,目前很难获得其精确的解析解。本文通过将模拟结果与日本Nankai海槽2013年第一次水合物试采工程公布的气、水、砂产出数据进行对比拟合,进一步验证了新开发程序的可靠性;另一方面,通过考虑出砂过程及其引发的防砂装置堵塞现象,对Nankai海槽2017年第二次水合物试采中AT1-P3井异常偏低的产气表现进行了解释,显着改善了前人未考虑出砂过程模拟产气速率较实测值大幅偏高的问题（最多偏高近一个数量级）。提出降压幅度和降压速率的降低能够缓解出砂过程以及由此引发的防砂装置堵塞现象,由此能解释为什么第二次试采中AT-P2井能以更小的最大降压幅度（约为5MPa）获得高于AT-P3井（最大降压幅度约7.5 MPa）3倍以上的平均产气速率。考虑到我国南海神狐海域水合物试采场地泥质粉砂储层中巨大的水合物储量及较高的出砂风险,进一步选取该场地为研究对象,首次定量化系统分析了神狐海域水合物试采场地泥质储层的出砂过程及其对产气的影响。提出虽然相较于传统的水合物层开采,“三相区”开采所需的更小的降压幅度有利于缓解出砂现象,但是预测得到的泥质储层开采产出流体中固体颗粒含量仍高于适度出砂上限值（0.05%）的数倍至数十倍。为保证开采的安全进行,需要借助高性能防砂装置（挡砂率>60%）进行防砂。同时,研究结果表明,高挡砂率防砂装置的使用会造成井周堵塞和产气速率的降低,如开采中后期（半年至1年）挡砂率设置为60%时能够获得的产气速率仅为挡砂率为10%的1/2至2/3左右。如何在防砂与增产之间寻求平衡点是水合物开采未来面临的一大难题。本次研究能够帮助进一步认识水合物开采出砂过程及其对产气性能的影响,为未来水合物试采中开采及防砂方案的制定提供理论依据。
黄雪华[8]（2021）在《第一类水合物藏降压产气多尺度研究》文中研究指明天然气水合物储量巨大、清洁无污染,被认为是一种具有巨大商业开发前景的新能源。根据天然气水合物藏的储层条件和地质特征,天然气水合物藏可以划分为四类。其中,第一类水合物藏由上覆水合物层和下伏游离气层组成,被誉为“水合物盖层气藏”,是四类水合物藏中最具经济开采价值的类型。由于第一类水合物藏具有多个性质差异显着的储层,因此开采过程中自由气层和水合物层的层间热质传递与交互作用复杂。目前,对层内热质传递以及层间交互作用对产气过程的影响规律仍缺少系统研究,影响了此类水合物藏高效开采方案的设计与分析。本文分别从实验室尺度和场地尺度开展了第一类水合物藏降压产气的实验与数值模拟研究。通过改变砂与水的填充方式,开展了第一类水合物藏单井降压产气的实验研究。实验监测了降压产气过程中的温度、压力以及生产出口的气体流量,为后续数值模拟研究提供素材和校验依据。结合实验数据,构建了实验室尺度数值模型,以分析层间交互作用对产气行为的影响。结果表明,产气前期主要生产游离气层的游离气,而产气后期产气速率受控于水合物分解速率。因此,水合物层前期可作为盖层防止游离气层气体泄漏,后期可作为气源提高产气量。此外,分析了不同储层固有渗透率和初始水合物饱和度对产气行为的影响。结果表明,较高的固有渗透率可以缩短生产周期,较高的初始水合物饱和度前期阻碍游离气的生产而后期显着提高产气量。结合实验校验的数值模型与现场地质勘探资料,构建了南海神狐第一类水合物藏降压产气数值模型。设计了三种生产井位（游离气层、水合物-游离气层、水合物藏层）并讨论其产气性能。结果表明,生产井位于水合物层时,气体产量最高,但是伴随着产水量高、地层扰动大、水合物二次生成明显等不良现象。此外,场地尺度第一类水合物藏的产气性能评估与渗透率变化特性密切相关。不同渗透率预测模型具有复杂的产气产水特性。因此,在设计第一类水合物藏高效开采方案时需要兼顾储层特征以及生产经济性和安全性。
白玉杰[9]（2021）在《超临界CO2和水交替注入井井筒内冻堵机制研究》文中指出注入二氧化碳开发低渗透率油藏可以提高低渗透率储层原油的采出程度,而在注气开发一段时间之后,由于气液之间流度的差异导致进入地层的二氧化碳气体产生气窜,造成了气体的低效、无效利用。而采用水气交替注入的方式可以减少气窜的现象。但随着二氧化碳驱注气及水气交替的实施,注气井经常发生井筒内冻堵问题。本文基于超临界二氧化碳和水交替注入井井筒内的冻堵问题,围绕着超临界二氧化碳和水交替注入井冻堵原因、井筒内二氧化碳水合物的生成过程、二氧化碳水合物生成诱导时间及界面特征、二氧化碳水合物成核的分子动力学特征以及井筒内水合物的防治方法等方面开展了研究:（1）通过对YSL油田超临界二氧化碳驱注入井冻堵井统计分析,发现冻堵主要以双管注入井和同心管注入井为主且主要受关井或注水影响;通过分子动力学模拟方法研究注入井近井附近黏土矿物对地层流体的吸附特征,研究结果表明二氧化碳在含高岭石和二氧化硅基质的地层内吸附能力较强,井筒内的二氧化碳主要受近井地带残存的二氧化碳反向扩散以及井底压力变化影响;建立了井筒内二氧化碳的流体流动及反向扩散的耦合模型,通过模拟计算表明,二氧化碳在井筒内的反向扩散无法避免,但可以通过控制流速来抑制二氧化碳气泡的向上运移,计算得到防止井筒内二氧化碳向上运移的极限流速为1.53m/s;在后注水情况下,二氧化碳反向扩散到井底极限关井时间为1.6～32.3d,后注气时极限关井时间主要受渗透率、累计注气量、地层深度影响,极限关井时间为20.0～30.0d。（2）通过研究二氧化碳水合物生成过程中的传热-传质过程结合井筒内流体的流动以及传热过程,在考虑不同温度、压力下二氧化碳的密度、溶解度的条件下建立了井筒内二氧化碳水合物生成模型,开展井筒内二氧化碳水合物生成过程的研究。研究结果表明:初始温度高于水合物生成温度时,水合物优先在温度较低的井筒壁面生成,当初始温度低于水合物生成温度时,水合物会优先在液态二氧化碳和水的界面处生成;环境温度对井筒内水合物生成量有较大的影响,由于井筒内二氧化碳的扩散作用导致后期水合物在井筒内的分布特征也会发生改变。水合物生成过程中气体的对流扩散作用能够大幅度的提高水合物的生成速度,在初始时刻生成速度较快,随着反应的进行,水合物的生成速度逐渐降低,在反应50-70min左右井筒内水合物的量逐渐稳定,水合物体积百分数在20.26%-54.74%之间。（3）通过显微镜观察的方法研究了水合物生成和分解过程当中的微观特征和水合物生成过程中的界面特征。研究结果表明:在水合物生成过程中压力在开始时有一个下降点,此时代表水合物的开始形成,反应初始时刻水合物主要存在于管壁边界、两相界面以及上层液态二氧化碳中,管道中间位置处水合物则最后形成,期间界面处水合物最薄;在固液表面张力的影响下,液态水向上运移,在二氧化碳相形成水合物;由于水合物的形成,最开始的二氧化碳和水的界面位置处,二氧化碳无法向水相内进一步扩散,会阻碍水合物的形成。（4）最后开展超临界二氧化碳和水交替注入井的井筒内水合物防治措施研究,确定二氧化碳水合物在井筒内生成位置,模拟不同水合物抑制剂对二氧化碳水合物的抑制效果,确定不同抑制剂的极限解堵浓度,最后根据模拟结果优化水合物抑制剂的注入参数。研究结果表明:当所加入抑制剂浓度达到一定程度时,不再形成水合物;对于现场施工,甲醇、乙醇、乙二醇抑制水合物冻堵的极限浓度分别为40%、60%、60%。初始状态井筒内甲醇和地层水存在一个明显的界面,关井之后,两相界面模糊,上部抑制剂浓度降低,且随着关井时间的增加,抑制剂的有效深度逐渐降低,在关井时间为50～300天的范围内,抑制剂的安全距离应控制在冻堵段以下54～127m。低注入速度下无法达到极限流速;可在冻堵段下部设置节流器,计算得到节流阀阀口的最低尺寸在5.44mm～13.33mm之间。以上研究结果对二氧化碳的埋存与利用具有重要意义。
匡洋民[10]（2021）在《多孔介质内水合物微观相变对气水运移影响研究》文中指出天然气水合物因其资源储量巨大、能量密度高、燃烧清洁高效,被认为是全球最具潜力的新型替代能源之一。目前中国南海天然气水合物资源储量巨大,其勘探开发研究正进入关键突破阶段,实现天然气水合物资源的安全、高效开采利用将对缓解我国能源紧张、优化能源结构、保障能源安全意义重大。实际天然气水合物资源的开采本质上是多孔介质内伴随相变的传热传质、气水渗流的多场多因素耦合的复杂过程,探明微孔隙尺度气体水合物分解过程传质控制机理,解析水合物相变过程微观结构演变对实际储层岩心渗透特性以及对气-水运移的影响机制,将对水合物资源的高效开发与利用具有重要的理论指导意义。本文围绕以上科学问题,为了探明水合物微观分解过程传质控制机制,基于微纳米尺度下液体原位透射电镜与原子力显微镜技术,首次捕获并跟踪了水合物相变分解水层中纳米气泡的布朗运动过程,提出并证实了水合物相变分解过程纳米气泡控制传质机制。研究发现水合物分解液纳米气泡尺寸均值粒径在100-150nm,且呈对数正态分布规律。溶液中气体过饱和度是影响气泡尺寸演化的主控因素。基于动态光散射技术并引用气泡界面双电层理论,阐明了纳米气泡体系Zeta电位变化规律,气泡直径下降,带来表面电荷密度增大,引起Zeta电位升高。通过对纳米气泡内部压力与密度的计算,以及实验发现纳米气泡缩短水合物二次生成诱导时间,进一步揭示了纳米气泡内部高压、高密度是诱发水合物二次成核即记忆效应关键因素。通过对水合物生成分解过程原位可视化研究,实验得出水合物在微纳米气泡表面优先成核,随后进入晶体生长铺膜阶段。微纳米气泡控制了水合物生长形态,枝晶状生长形态优先倾向于沿着气泡方向生长,并且控制了水合物生长路径,增强了水合物生长进程中气体传质速率。借助MRI技术发现了在相平衡之上的阶段性降压带来的压力扰动以及温度的降低,造成液相溶解气大量析出形成微纳米气泡富集液,促进了相界面的水合物二次生成捕获,该系列实验系统阐明了微纳米气泡在水合物微观生成过程中增强传质以及促进相变成核机制。随后探明水合物在孔隙中相变微观结构演化规律,开发了低场核磁共振NMR原位测量水合物相变过程岩心渗透率技术,通过水合物相变过程中微孔隙空间自由水/束缚水-水合物实时饱和度分布以及孔隙结构演化规律,确立了水合物由孔隙填充型向胶结形态转化的临界水合物饱和度约为35%,获得了水合物不同赋存饱和度下岩心渗透率模型。进一步开发不同渗透率下岩心相变气水运移产出数值模型,阐明了低渗透岩心内部较高压差是气水产出的主要驱动力,外围径向传热及储层显热是分解驱动的主要能量来源。围绕南海天然气水合物储层取样岩心展开基础物性分析,系统提取岩心三维骨架结构,颗粒特征及水合物赋存形态。借助开发低场核磁共振NMR测量储层岩心渗透率。通过建立南海物性特征储层岩心物理模型,针对降压、注热及联合三种开采技术的岩心气-水产出规律与开采效率进行了模拟对比分析;储层渗透率是直接控制水合物相变分解气-水多相渗流的关键;渗透率较低的储层岩心在注热条件下有利于提高产气效率,但不利于初期的气-水流动,产气波动较大。针对南海较低渗透率储层,采用压-热联调的方法能大大提高单一降压法的气体产气速率。在实际水合物开采过程中及时排水是提高储层产气效率的有效手段。
二、天然气水合物体系动态演化研究(Ⅲ):水合物的产生、聚集和分解（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、天然气水合物体系动态演化研究(Ⅲ):水合物的产生、聚集和分解（论文提纲范文）
（1）海底水合物丘与泥火山的演化特征及其对天然气水合物聚集的影响（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 海底水合物丘 |
| 1.1 概念及分布 |
| 1.2 结构特征 |
| 1.2.1 地貌特征 |
| 1.2.2 地球物理特征 |
| 2 泥火山 |
| 2.1 概念及分布 |
| 2.2 结构特征 |
| 2.2.1 地貌特征 |
| 2.2.2 地球物理特征 |
| 3 形成机制 |
| 3.1 海底水合物丘 |
| (1）成核阶段 |
| (2）隆起阶段 |
| (3）消亡阶段 |
| 3.2 泥火山 |
| (1）通道形成阶段 |
| (2）泥浆室形成阶段 |
| (3）再活跃阶段 |
| 4 天然气水合物的聚集及演化 |
| 4.1 海底水合物丘 |
| 4.2 泥火山 |
| 5 讨论 |
| 5.1 海底水合物丘与泥火山的相似性 |
| 5.2 海底水合物丘与泥火山的内在差异及原因分析 |
| (1）二者的具体物质表现不同 |
| (2）二者的形成驱动力不同 |
| (3）二者的演化模式截然不同 |
| (4）二者对水合物聚集过程的影响不同 |
| (5）二者的流体排放行为不同 |
| 6 结论 |
（3）海洋天然气水合物成藏系统研究进展及发展方向（论文提纲范文）
| 1 水合物成藏系统的特殊性 |
| 2 水合物成藏要素的研究进展和存在问题 |
| 2.1 水合物中天然气的成因和来源 |
| 2.2 天然气水合物稳定带 |
| 2.3 储层特征 |
| 2.4 运移通道体系 |
| 2.4.1 断层和裂隙 |
| 2.4.2 底辟构造 |
| 2.4.3 气烟囱 |
| 2.4.4 高渗透性地层 |
| 3 水合物的形成机理 |
| (1) 团簇成核假说。 |
| (2) 局部结构成核假说(固定结构成核机理)。 |
| (3) 界面成核机理。 |
| (4) 双过程水合物成核机理。 |
| (5) 笼子吸附成核机理。 |
| 4 水合物成藏模式 |
| 5 水合物成藏研究的发展趋势 |
| 6 结论及建议 |
（4）运聚条件对海洋天然气水合物成藏过程影响的数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及选题依据 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 选题依据 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 天然气水合物基本性质 |
| 1.2.2 天然气水合物成藏系统 |
| 1.2.3 水合物成藏机理实验 |
| 1.2.4 水合物成藏数值模拟 |
| 1.2.5 存在问题 |
| 1.3 研究内容 |
| 1.4 研究方法及技术路线 |
| 1.4.1 研究方法 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 1.5 论文创新点 |
| 第2章 研究区水合物成藏地质条件 |
| 2.1 区域地质概况 |
| 2.1.1 研究区位置 |
| 2.1.2 地形地貌特征 |
| 2.1.3 地层特征 |
| 2.1.4 构造沉积特征 |
| 2.2 研究区水合物成藏条件分析 |
| 2.2.1 海洋水合物成藏过程 |
| 2.2.2 区域水合物成藏条件 |
| 2.3 研究区水合物藏分布特征 |
| 2.3.1 水平分布特征 |
| 2.3.2 垂向分布特征 |
| 2.3.3 水合物差异性分布原因 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 水合物成藏过程数值模拟原理 |
| 3.1 水合物气源生烃过程 |
| 3.1.1 生物成因气形成 |
| 3.1.2 热成因气形成 |
| 3.2 含气流体运移过程 |
| 3.2.1 传热-流动耦合过程 |
| 3.2.2 相对渗透率计算 |
| 3.2.3 毛细压力计算 |
| 3.2.4 扩散作用计算 |
| 3.3 水合物形成过程 |
| 3.3.1 水合物相态与组分 |
| 3.3.2 甲烷气体溶解 |
| 3.3.3 水合物形成模型 |
| 3.4 数值模型 |
| 3.4.1 空间离散 |
| 3.4.2 质量和能量守恒差分方程建立 |
| 3.4.3 时间离散 |
| 3.5 模拟软件介绍 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 储层孔渗条件对水合物成藏的影响 |
| 4.1 模型建立及模拟方案设置 |
| 4.1.1 概念模型 |
| 4.1.2 初始条件和边界条件 |
| 4.1.3 模拟方案设置 |
| 4.2 结果及讨论 |
| 4.2.1 均质储层中的水合物形成过程 |
| 4.2.2 非均质性孔渗对气体运移的影响 |
| 4.2.3 非均质性孔渗对水合物形成与分布的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 地层产状对水合物成藏的影响 |
| 5.1 地层倾角对水合物成藏的影响 |
| 5.1.1 模型建立及模拟方案设置 |
| 5.1.2 地层倾角对压力分布与变化的影响 |
| 5.1.3 地层倾角对气体运移的影响 |
| 5.1.4 地层倾角对水合物形成与分布的影响 |
| 5.1.5 倾斜地层中地层渗透率的影响 |
| 5.1.6 倾斜地层中甲烷渗漏速率的影响 |
| 5.2 起伏地形中水合物的形成与分布 |
| 5.2.1 模型建立及模拟方案设置 |
| 5.2.2 下切构造对水合物成藏的影响 |
| 5.2.3 隆起构造对水合物成藏的影响 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 构造通道对水合物成藏的影响 |
| 6.1 不同类型构造通道模型建立 |
| 6.1.1 气烟囱模型建立 |
| 6.1.2 泥底辟模型建立 |
| 6.1.3 断层模型建立 |
| 6.2 结果及讨论 |
| 6.2.1 气烟囱对水合物形成与分布的影响 |
| 6.2.2 泥底辟对水合物形成与分布的影响 |
| 6.2.3 断层对水合物形成与分布的影响 |
| 6.3 运聚条件共同作用下水合物形成过程 |
| 6.3.1 不同运聚条件组合模型建立 |
| 6.3.2 水合物成藏优势运聚条件分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 白云凹陷某区块水合物赋存区预测 |
| 7.1 场地模型构建 |
| 7.1.1 地质模型建立 |
| 7.1.2 初始条件设置 |
| 7.1.3 生烃模型构建 |
| 7.2 不同成因气生烃模拟 |
| 7.3 含气流体运移模拟 |
| 7.4 水合物分布及饱和度模拟 |
| 7.5 本章小结 |
| 第8章 结论与建议 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 建议 |
| 参考文献 |
| 作者简介、科研成果与所获奖励 |
| 致谢 |
（5）基于三维非均质地质模型的南海神狐海域天然气水合物储层改造增产研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及选题依据 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 选题依据 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 天然气水合物基本性质 |
| 1.2.2 天然气水合物开采原理 |
| 1.2.3 天然气水合物场地试采研究进展 |
| 1.2.4 天然气水合物储层地质模型构建研究进展 |
| 1.2.5 天然气水合物储层改造技术研究进展 |
| 1.3 研究内容与研究方法 |
| 第二章 水合物开采数值模拟计算理论 |
| 2.1 组分和相态 |
| 2.2 传热及气水流动过程数学模型 |
| 2.2.1 质量及能量累计项 |
| 2.2.2 质量及热的通量 |
| 2.2.3 源汇项 |
| 2.2.4 渗透率、毛细压力模型 |
| 2.3 水合物相平衡控制方程 |
| 2.4 时空离散 |
| 第三章 天然气水合物储层空间非均质地质模型构建 |
| 3.1 南海神狐海域研究区概况 |
| 3.1.1 区域地质背景 |
| 3.1.2 研究区地质概况 |
| 3.2 水合物储层三维空间插值方法 |
| 3.2.1 反距离加权插值法 |
| 3.2.2 泰森多边形插值法 |
| 3.2.3 克里格插值法 |
| 3.2.4 三种插值法对比 |
| 3.3 水合物储层三维空间非均质地质模型构建 |
| 第四章 南海天然气水合物空间非均质储层产能评价 |
| 4.1 水合物储层降压开采概念模型 |
| 4.1.1 模型建立及数值剖分 |
| 4.1.2 初始条件和边界条件 |
| 4.1.3 水合物储层模型参数 |
| 4.2 气水产出量特征分析 |
| 4.2.1 储层气水产出量特征分析 |
| 4.2.2 井筒气水产出量特征分析 |
| 4.3 水合物储层非均质与均质模型预测结果对比分析 |
| 4.3.1 水合物储层均质概念模型构建 |
| 4.3.2 储层气水产出量特征对比分析 |
| 4.3.3 井筒气水产出量特征对比分析 |
| 4.3.4 水合物储层物性参数空间演化对比分析 |
| 第五章 南海水合物储层改造技术增产研究 |
| 5.1 储层改造技术基本原理 |
| 5.2 高压喷射注浆改造储层开采模型的建立与求解 |
| 5.2.1 模型建立及数值剖分 |
| 5.2.2 初始条件和边界条件 |
| 5.2.3 水合物储层模型参数 |
| 5.2.4 储层改造效果模型刻画 |
| 5.3 高压喷射注浆法储层改造增产方案设计 |
| 5.3.1 注浆孔方向优化设计 |
| 5.3.2 注浆孔位置优化设计 |
| 5.3.3 注浆孔间距优化设计 |
| 5.4 储层改造开采增产效果分析 |
| 第六章 结论与建议 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 建议 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学校期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
（6）沉积作用及深部甲烷通量对水合物成藏影响的数值模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 天然气水合物研究进展及意义 |
| 1.2 天然气水合物动态成藏机制及其控制因素 |
| 1.2.1 原位产甲烷成藏模型 |
| 1.2.2 溶解甲烷扩散成藏模型 |
| 1.2.3 渗漏甲烷游离气成藏模型 |
| 1.2.4 深部来源甲烷成藏模型 |
| 1.2.5 问题的提出及研究方案 |
| 1.3 博士期间的工作量及主要成果 |
| 1.3.1 博士期间的工作量 |
| 1.3.2 博士期间的研究成果 |
| 第2章 沉积作用控制天然气水合物成藏 |
| 2.1 沉积作用控制水合物稳定带内甲烷含量 |
| 2.2 布莱克海台ODP997站位地质特征及参数选取 |
| 2.3 沉积作用控制水合物成藏模型 |
| 2.3.1 地质模型 |
| 2.3.2 数学模型 |
| 2.4 ODP997站位水合物成藏过程演化 |
| 2.5 讨论 |
| 2.5.1 沉积速率影响 |
| 2.5.2 水合物饱和度偏移层位 |
| 2.5.3 水合物体系演化时长影响 |
| 2.5.4 温度与盐度 |
| 2.6 小结 |
| 第3章 深部甲烷通量控制天然气水合物成藏 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 深部甲烷通量计算模型 |
| 3.2.1 概念模型 |
| 3.2.2 数学模型 |
| 3.2.3 模型计算方法 |
| 3.3 布莱克海台ODP995站位地质特征及参数选取 |
| 3.3.1 区域地质背景 |
| 3.3.2 ODP995站位模型参数选取 |
| 3.4 结果 |
| 3.4.1 游离气层性质限定深部甲烷通量 |
| 3.4.2 ODP995站位深部甲烷通量计算结果 |
| 3.5 讨论 |
| 3.5.1 沉积速率变化对计算结果的影响 |
| 3.5.2 模型适用性 |
| 3.6 小结 |
| 第4章 深部甲烷通量变化对布莱克海台水合物发育的控制 |
| 4.1 布莱克海台ODP164航次钻探站位水合物藏分布特征 |
| 4.2 布莱克海台ODP994站位地质特征及参数选取 |
| 4.3 ODP994站位及ODP995站位水合物成藏过程模拟 |
| 4.3.1 ODP995站位水合物成藏模拟结果 |
| 4.3.2 ODP994站位水合物成藏模拟结果 |
| 4.4 讨论 |
| 4.4.1 深部甲烷通量影响天然气水合物成藏 |
| 4.4.2 布莱克海台区域深部甲烷通量对比 |
| 4.5 小结 |
| 第5 章 结论、创新点及展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 创新点 |
| 5.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 动态天然气水合物成藏及深部甲烷通量计算模型 |
| 附录2 基本参数符号及其含义 |
| 附录3 ODP997站位孔隙水中各离子浓度计算结果 |
| 附录4 ODP997站位各阶段产甲烷速率及水合物饱和度计算值 |
| 附录5 ODP995站位各甲烷通量背景下水合物饱和度分布 |
| 附录6 ODP994站位各甲烷通量与演化时长下水合物饱和度分布 |
| 附录7 ODP994站位各甲烷通量背景下水合物饱和度分布 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（7）天然气水合物开采储层出砂过程及对产气影响的数值模型研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及选题依据 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 选题依据 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 水合物试采工程中的出砂问题 |
| 1.2.2 水合物开采出砂实验研究 |
| 1.2.3 水合物开采出砂数值模拟研究 |
| 1.2.4 存在问题 |
| 1.3 研究内容 |
| 1.4 研究方法及技术路线 |
| 1.4.1 研究方法 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 第2章 天然气水合物赋存特征及储层出砂机理 |
| 2.1 天然气水合物赋存特征 |
| 2.1.1 天然气水合物赋存环境 |
| 2.1.2 天然气水合物赋存模式 |
| 2.1.3 天然气水合物储层结构类型 |
| 2.2 固体颗粒脱落机理 |
| 2.2.1 地层破坏变形 |
| 2.2.2 流体侵蚀 |
| 2.2.3 水合物分解 |
| 2.3 固体颗粒运移机理 |
| 2.3.1 流体因素 |
| 2.3.2 颗粒大小与孔径 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 储层固体颗粒脱落量计算与气-液-固多相输运理论 |
| 3.1 固体颗粒脱落量计算模型总结 |
| 3.1.1 Mohr-Coulomb等强度准则 |
| 3.1.2 临界塑性应变准则 |
| 3.1.3 流体侵蚀准则 |
| 3.2 气-液两相渗流理论 |
| 3.2.1 多孔介质单相渗流 |
| 3.2.2 多孔介质气-液两相渗流 |
| 3.3 固体颗粒运移刻画模型总结 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 水合物开采出砂数值模型构建及程序开发 |
| 4.1 水合物开采出砂数学模型构建 |
| 4.1.1 传热-气水流动过程数学模型构建 |
| 4.1.2 岩土力学过程数学模型构建 |
| 4.1.3 含水合物储层固体颗粒脱落运移数学模型构建 |
| 4.2 水合物开采出砂数值模型构建 |
| 4.2.1 空间离散 |
| 4.2.2 时间离散 |
| 4.2.3 方程组求解 |
| 4.3 数值模拟程序开发 |
| 4.4 程序验证 |
| 4.4.1 出砂实验概况 |
| 4.4.2 出砂实验数值模拟 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 典型砂质储层开采气-水-砂产出过程模拟与分析 |
| 5.1 日本NANKAI海槽水合物试采工程概述 |
| 5.1.1 试采区地理位置及井位设置 |
| 5.1.2 试采矿体储集特征 |
| 5.1.3 开采段设置及防砂措施 |
| 5.1.4 试采气-水-砂产出结果对比 |
| 5.2 试采模型构建 |
| 5.2.1 概念模型及网格剖分 |
| 5.2.2 初始条件、边界条件及模型参数 |
| 5.3 试采气-水-砂产出过程对比拟合与分析 |
| 5.3.1 AT1-P井 |
| 5.3.2 AT1-P3 井 |
| 5.3.3 AT1-P2 井 |
| 5.3.4 开采井产气性能对比 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 典型泥质储层开采气-水-砂产出过程模拟与分析 |
| 6.1 我国南海神狐海域第二次水合物试采工程概述 |
| 6.1.1 试采区地质背景 |
| 6.1.2 试采矿体储集特征 |
| 6.1.3 试采井位设置及水平井轨迹优选 |
| 6.1.4 试采气-水-砂产出表现 |
| 6.2 神狐海域水合物储层“三相区”形成机理分析 |
| 6.3 水平井“三相区”开采模型构建 |
| 6.3.1 概念模型及网格剖分 |
| 6.3.2 初始条件、边界条件及模型参数 |
| 6.3.3 模型适用性分析 |
| 6.4 短期试采气-水-砂产出过程分析 |
| 6.4.1 气-水-砂产出表现 |
| 6.4.2 储层物性参数空间分布及演化 |
| 6.5 长期开采气-水-砂产出过程预测 |
| 6.5.1 气-水-砂产出表现 |
| 6.5.2 储层物性参数空间分布及演化 |
| 6.5.3 不确定分析 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 结论、创新点与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介、科研成果及所获奖励 |
| 致谢 |
（8）第一类水合物藏降压产气多尺度研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 天然气水合物简介 |
| 1.2 第一类水合物藏研究现状 |
| 1.2.1 第一类天然气水合物藏简介 |
| 1.2.2 实验室尺度研究现状 |
| 1.2.3 场地尺度研究现状 |
| 1.3 研究内容和技术路线 |
| 2 研究方法 |
| 2.1 第一类水合物藏降压产气实验系统 |
| 2.1.1 实验装置和材料 |
| 2.1.2 实验样品制备 |
| 2.2 第一类水合物藏降压产气数值模拟 |
| 2.2.1 控制方程和约束方程 |
| 2.2.2 空间时间离散化和求解计算 |
| 2.2.3 TOUGH+HYDRATE模拟器 |
| 3 实验室尺度下第一类水合物藏降压产气行为 |
| 3.1 降压产气实验 |
| 3.2 构建实验室尺度数值模型 |
| 3.2.1 模拟域与网格划分 |
| 3.2.2 初边条件与模拟参数 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 实验结果与模型验证 |
| 3.3.2 层间交互及产气行为分析 |
| 3.3.3 固有渗透率对产气行为的影响 |
| 3.3.4 初始水合物饱和度对产气行为的影响 |
| 3.4 小结 |
| 4 中国南海神狐第一类水合物藏降压产气数值模拟 |
| 4.1 南海神狐第一类水合物藏 |
| 4.2 构建场地尺度数值模型 |
| 4.2.1 模拟域与网格划分 |
| 4.2.2 初边条件与模拟参数 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 不同开采方案的产气性能分析 |
| 4.3.2 不同开采方案对多物理场演化的影响 |
| 4.3.3 渗透率预测模型的场地尺度应用分析 |
| 4.3.4 渗透率预测模型对多物理场演化的影响 |
| 4.4 小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（9）超临界CO2和水交替注入井井筒内冻堵机制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 创新点摘要 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 问题的提出及研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 二氧化碳驱研究现状 |
| 1.2.2 水合物的研究现状 |
| 1.3 研究内容及技术路线 |
| 1.3.1 本文主要研究内容 |
| 1.3.2 本文预期研究成果 |
| 1.3.3 研究技术路线 |
| 第二章 超临界二氧化碳和水交替注入井冻堵原因分析及极限施工参数计算 |
| 2.1 YSL油田超临界二氧化碳和水交替注入试验区冻堵原因分析 |
| 2.1.1 YSL油田二氧化碳驱试验区概况 |
| 2.1.2 YSL油田交替注入井冻堵原因分析 |
| 2.2 注入井近井地带二氧化碳分布特征研究 |
| 2.2.1 低渗透率储层矿物特征分析 |
| 2.2.2 低渗透储层矿物对烃类和二氧化碳的吸附特征 |
| 2.2.3 水合物冻堵段二氧化碳来源分析 |
| 2.3 二氧化碳-水交替注入井防水合物的最小注入速度计算 |
| 2.3.1 耦合模型的建立 |
| 2.3.2 基于分子动力学模拟的二氧化碳扩散规律研究 |
| 2.3.3 注水过程中近井地带二氧化碳反向扩散区域分布 |
| 2.3.4 注水过程中井筒内二氧化碳反向扩散区域特征 |
| 2.3.5 注入井注水过程中最低流速的计算 |
| 2.4 超临界二氧化碳和水交替注入井防水合物极限关井时间 |
| 2.4.1 超临界二氧化碳和水交替注入井关井后井筒内压力变化特征 |
| 2.4.2 后注水时射孔孔眼和地层内二氧化碳反向扩散特征 |
| 2.4.3 后注二氧化碳时井筒内水合物生成的诱导时间计算 |
| 2.4.4 后注气时防水合物生成的极限关井时间计算 |
| 2.4.5 二氧化碳-水交替注入井防水合物极限关井时间影响因素研究 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 井筒内二氧化碳水合物生成过程模拟 |
| 3.1 二氧化碳水合物生成的理论模型 |
| 3.1.1 二氧化碳水合物生成的传热模型 |
| 3.1.2 二氧化碳水合物生成的传质模型 |
| 3.1.3 二氧化碳水合物生成及分解流体流动模型 |
| 3.2 井筒内水合物生成过程模型的建立 |
| 3.2.1 二氧化碳水合物生成过程分析 |
| 3.2.2 几何模型的建立及网格划分 |
| 3.2.3 水合物生成模型的建立 |
| 3.3 二氧化碳水合物生成过程中井筒内二氧化碳水合物分布特征模拟 |
| 3.3.1 二氧化碳水合物生成过程中温度分布变化 |
| 3.3.2 二氧化碳水合物生成过程中反应釜内二氧化碳分布变化 |
| 3.3.3 二氧化碳水合物生成过程中井筒内水合物分布变化 |
| 3.4 二氧化碳水合物生成影响因素研究 |
| 3.4.1 压力对水合物生成的影响 |
| 3.4.2 温度对水合物生成的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 二氧化碳水合物动力学特征研究 |
| 4.1 实验准备 |
| 4.1.1 实验装置 |
| 4.1.2 实验原理 |
| 4.1.3 实验步骤 |
| 4.2 二氧化碳水合物生成诱导时间的测定 |
| 4.2.1 温度对二氧化碳水合物形成诱导时间的影响 |
| 4.2.2 压力对二氧化碳水合物形成诱导时间的影响 |
| 4.2.3 水合物生成温度压力曲线 |
| 4.3 二氧化碳水合物生成过程中微观特征观察实验 |
| 4.3.1 实验准备 |
| 4.3.2 二氧化碳水合物的生成特征 |
| 4.3.3 二氧化碳水合物的分解特征 |
| 4.3.4 二氧化碳水合物生成和分解过程中温度、压力变化特征 |
| 4.4 二氧化碳水合物形成的状态分析 |
| 4.4.1 水合物生成的界面现象分析 |
| 4.4.2 二氧化碳水合物形成的状态分析 |
| 4.5 二氧化碳水合物的分子模拟 |
| 4.5.1 二氧化碳水合物晶体模型的建立 |
| 4.5.2 二氧化碳水合物分解过程的分子动力学模拟 |
| 4.5.3 二氧化碳水合物生成过程的分子动力学模拟 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 注气井井筒内二氧化碳水合物防治方法研究 |
| 5.1 注入井井筒内冻堵位置计算 |
| 5.2 抑制剂法防治水合物时距冻堵段安全距离的计算 |
| 5.2.1 抑制剂法防治水合物工艺 |
| 5.2.2 水合物抑制剂极限浓度的确定 |
| 5.2.3 水合物抑制剂安全段长的计算 |
| 5.3 注水过程中井下节流阀尺寸优化 |
| 5.3.1 节流阀防治二氧化碳气泡 |
| 5.3.2 节流阀尺寸优化设计 |
| 5.4 其他水合物防治工艺 |
| 5.4.1 高温水射流解水合物冻堵工艺 |
| 5.4.2 井下电加热油管防治水合物 |
| 5.4.3 井口稳压注入工艺预防水合物冻堵 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 发表文章、奖励及成果目录 |
| 致谢 |
（10）多孔介质内水合物微观相变对气水运移影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要缩写词表 |
| 主要符号表 |
| 主要上下角标表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 天然气水合物基本性质 |
| 1.1.1 水合物的晶体结构特征 |
| 1.1.2 天然气水合物的资源分布 |
| 1.1.3 天然气水合物在自然界赋存结构类型 |
| 1.2 天然气水合物的微观相变研究进展 |
| 1.2.1 水合物相变晶体成核动力学 |
| 1.2.2 水合物相变晶体生长动力学 |
| 1.3 天然气水合物相变对孔隙渗流研究进展 |
| 1.4 天然气水合物相变分解研究方法 |
| 1.4.1 降压法开采 |
| 1.4.2 注热法开采 |
| 1.4.3 联合法开采 |
| 1.4.4 化学势差驱动开采 |
| 1.5 天然气水合物场地试采研究进展 |
| 1.6 本文研究内容及技术路线 |
| 2 实验系统与主要研究方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验材料 |
| 2.3 水合物原位相变生成可视化实验系统 |
| 2.3.1 低温、高压水合物生成可视化系统 |
| 2.3.2 基于高分辨率显微镜与控温冷热台联合测量可视化成像系统 |
| 2.3.3 基于MRI高场9.4T核磁共振成像可视化系统 |
| 2.3.4 基于低场0.3T核磁共振原位分析系统 |
| 2.4 水合物相变过程纳米气泡原位表征分析系统 |
| 2.4.1 基于动态光散射技术纳米颗粒分析系统 |
| 2.4.2 基于原位液相扫描透射电镜表征分析系统 |
| 2.4.3 基于原子力显微镜原位测量分析系统 |
| 2.5 辅助实验设备 |
| 2.6 校准实验与误差分析 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 水合物相变微观传质控制机制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 水合物相变纳米气泡控制扩散传质假说 |
| 3.2.1 纳米气泡概论及其研究手段 |
| 3.2.2 水合物分解过程纳米气泡早期证据 |
| 3.3 水合物分解液中纳米气泡原位表征分析 |
| 3.3.1 纳米气泡在原位液体透射电镜下动态行为特征 |
| 3.3.2 纳米气泡在原子力显微镜下形貌特征 |
| 3.3.3 纳米气泡溶液原位拉曼光谱分析 |
| 3.3.4 纳米气泡溶液原位核磁共振弛豫特性分析 |
| 3.4 水合物分解液中纳米气泡尺寸及浓度演化特征 |
| 3.4.1 2℃下纳米气泡尺寸及浓度时变特性 |
| 3.4.2 25℃下纳米气泡尺寸及浓度时变特性 |
| 3.4.3 纳米气泡尺寸及浓度随温升变化特性 |
| 3.4.4 离子作用下纳米气泡尺寸及浓度演化规律 |
| 3.4.5 纳米气泡尺寸及浓度演化机理 |
| 3.5 水合物分解液中纳米气泡微观物理化学特性 |
| 3.5.1 纳米气泡扩散系数测定 |
| 3.5.2 纳米气泡表面Zeta电位分布规律 |
| 3.5.3 纳米气泡内部压力计算 |
| 3.5.4 纳米气泡内部密度估算 |
| 3.6 纳米气泡产生机理及对水合物成核诱导时间影响 |
| 3.7 误差分析 |
| 3.7.1 基于ImageJ软件图像校正处理方法 |
| 3.7.2 基于NTA技术的纳米气泡尺寸分布统计方法校正 |
| 3.8 本章小结 |
| 4 水合物生成分解特性及其对孔隙渗流影响机制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 微纳米气泡对水合物生成微观特性影响规律 |
| 4.2.1 实验流程及初始条件 |
| 4.2.2 不同降温速率下水合物晶体形态学分析 |
| 4.2.3 微纳米气泡对水合物晶体成核影响规律 |
| 4.2.4 微纳米气泡对水合物晶体形态及生长速率影响规律 |
| 4.2.5 多气泡耦合作用下的水合物晶体生长形态学规律 |
| 4.3 孔隙尺度下水合物在相界面生成分解特性规律 |
| 4.3.1 水合物在相界面生成实验流程及条件 |
| 4.3.2 水合物在纯液相条件下气液界面生长速率 |
| 4.3.3 降压诱发水合物在气液界面的二次生成微观特性 |
| 4.3.4 降压诱发水合物在多孔介质内部二次生成赋存结构规律 |
| 4.4 水合物生成分解过程多孔介质渗透率测量实验研究 |
| 4.4.1 实验流程及初始校准 |
| 4.4.2 含水合物多孔介质岩心渗透率预测模型 |
| 4.4.3 水合物在多孔介质内生成分解过程 |
| 4.4.4 水合物饱和度对多孔介质渗透率影响规律 |
| 4.5 多孔介质水合物分解过程气水渗流模拟研究 |
| 4.5.1 物理模型建立 |
| 4.5.2 数学模型及验证 |
| 4.5.3 多孔介质渗透率对水合物分解过程温压变化影响规律 |
| 4.5.4 多孔介质渗透率对水合物分解过程饱和度变化影响规律 |
| 4.5.5 多孔介质渗透率对水合物分解过程气水产出效率分析 |
| 4.6 误差分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 南海天然气水合物现场取样与评价分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 南海天然气水合物储层样品物性分析 |
| 5.2.1 南海水合物岩心样品分布区 |
| 5.2.2 南海天然气水合物岩心气水组成分析 |
| 5.2.3 南海水合物岩心三维骨架结构分析 |
| 5.2.4 南海沉积物颗粒微观表面特性及矿物组成 |
| 5.2.5 南海沉积物颗粒类型及分类 |
| 5.3 南海储层水合物岩心渗透特性分析 |
| 5.3.1 南海储层岩心微孔隙分布及弛豫特性测量 |
| 5.3.2 南海储层岩心渗透率NMR测量 |
| 5.4 南海储层特征岩心水合物分解气水运移模拟研究 |
| 5.4.1 模拟初始条件 |
| 5.4.2 不同开采方法下水合物分解气水运移产出规律 |
| 5.5 误差分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
四、天然气水合物体系动态演化研究(Ⅲ):水合物的产生、聚集和分解（论文参考文献）
- [1]海底水合物丘与泥火山的演化特征及其对天然气水合物聚集的影响[J]. 闫大伟,孙治雷,耿威,李昂,曹红,徐翠玲,张喜林,翟滨,张现荣,李清,吴能友,蔡峰,骆迪,孙运宝,张栋,周渝程,吕泰衡. 海洋地质前沿, 2022(01)
- [2]含天然气水合物土微观力学特性研究进展[J]. 赵亚鹏,刘乐乐,孔亮,刘昌岭,吴能友. 力学学报, 2021(08)
- [3]海洋天然气水合物成藏系统研究进展及发展方向[J]. 雷裕红,宋颖睿,张立宽,苗来成,程明,刘乃贵. 石油学报, 2021(06)
- [4]运聚条件对海洋天然气水合物成藏过程影响的数值模拟研究[D]. 贝科奇. 吉林大学, 2021
- [5]基于三维非均质地质模型的南海神狐海域天然气水合物储层改造增产研究[D]. 王海彬. 吉林大学, 2021
- [6]沉积作用及深部甲烷通量对水合物成藏影响的数值模拟[D]. 郑子涵. 中国科学院大学(中国科学院广州地球化学研究所), 2021(01)
- [7]天然气水合物开采储层出砂过程及对产气影响的数值模型研究[D]. 朱慧星. 吉林大学, 2021
- [8]第一类水合物藏降压产气多尺度研究[D]. 黄雪华. 大连理工大学, 2021(01)
- [9]超临界CO2和水交替注入井井筒内冻堵机制研究[D]. 白玉杰. 东北石油大学, 2021(02)
- [10]多孔介质内水合物微观相变对气水运移影响研究[D]. 匡洋民. 大连理工大学, 2021