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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。 相似文献
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海底天然气水合物的开发利用对于国家能源安全与环境保护具有重要意义。然而,作为一种新型深海能源,海底天然气水合物至今仍未实现商业化生产。除开发技术等因素外,天然气水合物开发投入、产出的成本问题也是制约海底天然气水合物大规模开发的另一关键因素。文章从经济可行性的视角分析海底天然气水合物目前开采成本、未来开采成本的变化以及未来的价格优势,从而对天然气水合物开发的前景进行相关研究。研究结果显示,虽然目前天然气水合物的开采成本要高于常规天然气,但随着今后开采技术的改进,天然气水合物开采的总成本、边际成本和平均成本都会相应降低,当天然气水合物的价格低于常规天然气价格时,天然气水合物的商业化生产便可能实现。 相似文献
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开展储层参数和开采参数对天然气水合物开采产能影响的研究有助于其实际开采场址和开采方法的选择。以中国南海神狐海域SH7站位的地质参数为背景，采用TOUGH+HYDRATE软件系统地分析了储层压力、温度、孔隙度、水合物饱和度、渗透率、上覆层和下伏层渗透率等储层参数，以及降压幅度、降压井长度和出砂堵塞（通过改变井周网格渗透率反映出砂堵塞）等开采参数对天然气水合物降压开采产能的影响。数值模拟结果表明：(1)随着储层渗透率的增大，产气量有明显的增加；随着储层压力、孔隙度的增大以及上覆层和下伏层渗透率的减小，产气量有较大的增加；随着储层温度的增大，产气量有一定的增加；产气量随饱和度的增大先增大后减小。因此，实际开采时可优先选择渗透率大、上覆层和下伏层渗透率小、孔隙度大、温度较高、水合物饱和度适中的储层。(2)随着降压幅度的增大以及降压井长度增大，产气量有明显的增加；而随着出砂堵塞程度的加剧，产气量有非常明显的减少。因此，实际开采时可以通过增大降压幅度和降压井长度以及采取减轻出砂堵塞的措施来提高产气量。研究结果可以为我国将来天然气水合物开采区域及开采方式的选择和确定提供参考。 相似文献
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《海洋地质与第四纪地质》2017,(5)
目前,国际上对天然气水合物产状、分布和特征的认识已取得显著进展,开展了一系列陆地多年冻土区和海域天然气水合物试采,但天然气水合物开采仍面临科学挑战。本文在综述全球天然气水合物勘探开发现状的基础上,阐述了天然气水合物储层分类及其开采的地质控制因素,提出了海域天然气水合物有效经济开采面临的资源评价、开采技术方法、储层地质参数和工程地质风险等4方面的科学挑战。要实现海域天然气水合物的有效经济开采,资源评价是基础,开采技术方法是关键。判定天然气水合物储层是否可采需要精确的储层地质参数,能否实现有效开采取决于工程地质风险的控制。 相似文献
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海底天然气水合物是一种重要的新型能源矿产,美国、加拿大、德国等发达国家都将水合物列入国家重点发展战略。而中国、日本、韩国的研究工作起步时间相对较晚,过去十年,日本实施了"21世纪水合物研究开发计划(MH21)",韩国制订了"天然气水合物开发十年计划"。我国在水合物领域也做了大量的研究工作,在南海陆坡区钻探到了水合物样品,但与日、韩相比还存在一定的差距。文章通过总结日本、韩国天然气水合物研究的开发思路,旨在为我国海域天然气水合物的勘探开发和试开采计划提供借鉴和参考。 相似文献
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天然气水合物多赋存在非成岩地层中,在开采过程中易出现出砂和沉降情况,制约了天然气水合物的安全高效长期开采。为研究水合物开采过程中的温压、产气、产水、出砂和沉降情况,在自主研发水合物出砂及防砂模拟装置上进行了不同条件下的开采模拟实验。研究表明,在前两个生产阶段,产水含砂率和出砂粒径随着水合物开采而逐渐增大;水合物细砂储层产气速率增加会增大携液能力,导致携砂能力增强而增大出砂风险,同时高产气速率促进井筒温度降低导致冰相生成,存在冰堵的风险;开采过程中的储层沉降与储层水合物含量相关性较大,而产气速率和降压速率对储层沉降的影响与产气模式有关。水合物开采中后期进行增产作业会增加储层出砂风险和沉降速率,进一步探讨了该实验对日本2013年第一次海域水合物试采出砂情况的推测,提出水合物开采分阶段分级防砂的概念。 相似文献
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为了研究天然气水合物降压开采过程的储层应力及其稳定性,运用线性多孔弹性力学和岩石力学知识,考虑水合物储层原始应力、孔隙压力、渗流附加应力及降压开采水合物过程中水合物饱和度的变化,建立了降压开采天然气水合物储层的力学模型,结合墨西哥湾某处水合物藏的基本参数,对降压开采水合物储层应力变化和开采过程的储层稳定性进行研究。结果表明：井底压力是影响水合物储层应力变化的关键因素之一;渗流附加应力在一定程度上减小了储层的应力;水合物分解储层应力发生变化,储层应力在井壁处的波动最大,井壁处是整个储层所受轴向偏应力最大的位置,因此井壁处是优先发生剪切破坏的位置;为了储层的稳定性,降压开采水合物生产压差应小于2.19 MPa。 相似文献
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天然气水合物试采:从实验模拟到场地实施 总被引：1，自引：0，他引：1
《海洋地质与第四纪地质》2017,(5)
天然气水合物研究的终极目标是对其进行有效的开发利用,即实现长期安全、高效地开采,而水合物试采只是迈出了第一步。数十年的室内水合物开采方法实验及其数值模拟研究取得了显著的成果,为天然气水合物试采奠定了坚实的基础。加拿大、美国等国家先后在陆地冻土区进行了水合物试采工作,试验成果为海域水合物试采提供了宝贵的经验。2013年和2017年,日本、中国先后在不同海域实施了天然气水合物试采,并取得了成功,这是天然气水合物研究的一个里程碑式的进步,标志着天然气水合物开采技术研究从室内实验模拟逐步转到产地实施。本文回顾了各种水合物开采方法的原理及其模拟实验成果,简要介绍了水合物开采数值模拟方法与进展,评述了水合物试采的前期关键技术准备及场地实施效果,讨论了每种技术方法的局限性及面临的挑战,并针对海洋天然气水合物开采面临的科学与技术问题提出了建议。 相似文献
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针对粉土中吸力桶在吸力沉贯中的两个关键性问题——沉贯阻力和内部土体稳定性,在自行研制的试验平台上进行了一系列吸力桶沉贯模型试验。试验结果表明,粉土中吸力沉贯时,Andersen所提供的基于CPT锥尖强度的阻力计算公式能较好预测阻力发展趋势,但计算结果偏小;而修正的承载力公式预测结果在沉贯前期与实测值较吻合,沉贯后期预测偏大。吸力沉贯前期,贯入阻力随深度稳步增长,直到贯入深度达到某个临界值后,阻力增长缓慢甚至保持不变。桶内粉土在吸力作用下的失稳机理与黏土或砂土不同,在渗透力作用下表现为从土层表面开始的自上而下管涌或渗流侵蚀。沉贯后期,端部土体在较高水头差下发生失稳并向桶内流动,造成了桶内土体密度降低,端阻力与内壁摩阻力降低,总贯入阻力主要由外壁摩阻力提供。并结合有限元模拟对上述实验现象的内在机理进行了解释。 相似文献
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ABSTRACTThe suction caisson is commonly a top-closed cylindrical steel structure with large diameter, short length and much thinner skirt wall thickness. The resistance to penetrating is calculated as the sum of the tip bearing capacity and the adhesion on the both sides of the skirt wall. Since the thickness of the skirt wall is very small, the downward adhesion produced by the skirt wall will cause the additional vertical stress and shear stress in the soil at the skirt tip level, increasing the skirt tip resistance. However, the increase in skirt tip resistance caused by the additional vertical stress rather than shear stress in soil at the skirt tip level was only considered, this may lead to an inaccurate estimation for the tip bearing capacity and the suction required. Thus, a modified slip-line field is put forward in this study to estimate the tip resistance. The expression of obtaining the minimum suction to install the suction caisson in clay is derived in terms of the force equilibrium. Results from calculations of the minimum suction have been proved to be in a good agreement with the measured data. 相似文献
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In the field of ocean engineering, a beginning has been made in the use of large‐sized suction anchors for safe anchoring of large compliant structures. Suction anchors derive most of their uplift resistance from passive suction developed during the pullout movement. This article describes a set of laboratory tests on model suction anchors of three different embedment ratios to estimate the pullout behavior of suction anchors in soft clays typical of Indian marine clays. Tests were conducted on model anchors installed in soil beds prepared at four different consistencies in a test tank. This study shows the influence of soil consistency and embedment ratio (L/D) on the pullout behavior of suction anchors and on the variation of suction pressure at the top of the soil plug. The test results reveal that the behavior of suction anchors is much better than the behavior of open‐ended anchors from the considerations of both capacity and deformation. The consistent development of suction inside the anchor top confirms the plug formation and significant breakout resistance in the form of suction‐induced reversed end bearing. The results are further analyzed in terms of suction breakout factors. Further, the effect of burial depth of suction anchor on pullout behavior is shown. 相似文献
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Hasan Firat Pulat 《Marine Georesources & Geotechnology》2013,31(5):466-472
The present study examines the suction characteristics and swelling behavior of clayey soils when exposed to natural seawater with respect to distilled water. The effects of saline waters on the engineering behavior of soils need to be determined since the salinity of the pore fluid of soils near coastal areas increases continuously. Six clayey soil samples with different mineralogy and characteristics were gathered and tested to determine the suction and swelling characteristics in the presence of natural seawater and distilled water. The results show that the total suction values of the samples are higher in the presence of seawater than in distilled water. The samples with high swelling potential have lower matric suction values than nonswelling soils. Moreover, in contrast to swelling-type soils, the matric suction values of the nonswelling soils remain similar in the presence both distilled water and seawater. The modified free swell index (MFSI) of the samples is well correlated with the liquid limit (LL), plasticity index (PI), and cation exchange capacity (CEC) in distilled water. However, coefficients of determination decreased in the presence of seawater. Also, there is no significant correlation existing between total and matric suction values and the MFSI values of the samples. 相似文献
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桶形基础模型负压沉贯的土工技术试验研究 总被引：5，自引：0，他引：5
介绍了桶形基础模型的结构,现场原土配置的模型基土以及桶形基础模型在模型基土中的负压沉贯试验,试验中所获得的土工技术经验对海上平台桶形基础的设计和现场安装就位施工有一定的指导作用。 相似文献
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论述了桶形基础负压沉贯在海上试验的方案,方法和过程,以及各种试验数据的取得方法,对桶型基础平台的现场施工具有指导意义。 相似文献
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桶形基础的稳定性试验研究 总被引：2，自引：0，他引：2
桶形基础平台在环境载荷作用下承力机理不同桩基平台,本文通过室内模型试验分析研究桶形基础的稳定性,给出了部分试验曲线,得出了试验结论,并建议按规范要求进行稳定性设计。 相似文献
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对桶形基础平台负压沉贯过程中汲水泵机进行了初步水力分析,讨论了不同水深、不同泵机安装高度情况下,桶腔和泵机进口之间的压头关系.这些结果可作为实际工作中选择泵机类型及其安装高度的参考. 相似文献
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This article presents a procedure to calculate the bearing capacity of suction anchors subjected to inclined average and cyclic loads at the optimal load attachment point using the undrained cyclic shear strength of soft clays based on the failure model of anchors proposed by Andersen et al. The constant average shear stress of each failure zone around an anchor is assumed and determined based on the static equilibrium condition for the procedure. The cyclic shear strength of each failure zone is determined based on the average shear stress. The cyclic bearing capacity is finally determined by limiting equilibrium analyses. Thirty-six model tests of suction anchors subjected to inclined average and cyclic loads were conducted, which include vertical and lateral failure modes. Model test results were predicted using the procedure to verify its feasibility. The average relative error between predicted and test results is 1.7%, which shows that the procedure can be used to calculate the cyclic bearing capacity of anchors with optimal loading. Test results also showed that the anchor was still in vertical failure mode under combined average and cyclic loads if an anchor was in vertical failure mode under static loads. The anchor failure would depend on the vertical resistance degradation under cyclic loads if an anchor was in lateral failure mode under static loads. Cyclic bearing capacities associated with the number of load cycles to failure of 1000 were about 75% and 80% of the static bearing capacity for vertical failure anchors and lateral failure anchors, respectively. 相似文献