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在海洋含天然气水合物地层中钻进时,水合物的分解会导致井壁不稳定、钻井液性能降低和管道内生成水合物塞等一系列问题,对安全钻井作业造成了很大风险。采取适合于海洋天然气水合物地层钻井的钻井液,最大限度控制水合物的分解是解决天然气水合物安全钻井的关键。本文采用了课题组研制的一套天然气水合物钻井模拟实验系统,利用此实验系统在不同温度压力条件下人工合成水合物样品,然后加入配置的一种稀硅酸盐钻井液,考察了水合物样品在不同分解条件下(加热、降压)的分解情况进行了对比和分析研究,结果表明此钻井液配方具有良好的抑制水合物分解的能力,能够应用于海洋水合物地层钻井。 相似文献
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甲烷水合物恒温恒压分解过程研究 总被引：6，自引：1，他引：6
利用全透明蓝宝石釜及配套系统，采用恒定分解压力方法，在0℃以上和0℃以下两种情况下，测定了CH4水合物分解气量随时间变化数据，并考察了温度／压力推动力对分解速率的影响。实验数据表明，分解速率与推动力有关，推动力越大，分解反应速率越快。并分别建立了两种温度区间情况下的水合物分解动力学模型。当水合物分解温度高于0℃时，水合物的分解可以看作由本征反应速率控制；当温度低于0℃时，分解形成的水会迅速转化为冰，分解气体穿越水合物与冰之间的空隙扩散，分解过程可看作为冰－水合物界面的移动边界问题。采用以上理论的模型计算结果与实验所测的CH4水合物分解动力学数据吻合较好。 相似文献
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沉积物中天然气水合物减压分解实验 总被引：3，自引：2，他引：1
基于自行研发的天然气水合物开采实验装置,进行了沉积物中甲烷水合物减压分解实验研究,并用时域反射技术(TDR)实时监测水合物分解过程中其饱和度的变化。实验采用粒径为0.18~0.35 mm的干砂,003%的十二烷基硫酸钠(SDS)水溶液和高纯甲烷气体。实验结果表明：水合物减压分解过程中不同层位的温度与水合物饱和度存在差异,体现了一定沉积环境下水合物的分解规律,位于沉积物上层与外侧的水合物先分解;TDR技术测量水合物饱和度时,压力迅速降低不会对TDR波形产生影响,TDR曲线变化仅由水合物分解引起;水合物分解时TDR技术测得其饱和度变化规律与根据分解气体总量计算的结果一致,说明该技术可以准确实时监测水合物饱和度变化。 相似文献
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含天然气水合物沉积物分解过程的有限元模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
温度和压力的变化会引起含天然气水合物沉积物的分解,其过程伴随着相态转换、孔隙水压力和气压力耗散、热传导、骨架变形等过程的相互耦合作用。基于多孔介质理论建立了描述含天然气水合物沉积物分解过程的数学模型,考虑了水合物分解产生的水、气流动、水合物相变和分解动力学过程、热传导、骨架变形等过程的耦合作用。基于有限元法,建立了模拟水合物分解过程的数值模型,并编制了计算机分析程序。通过对降压法和升温法开采过程的数值模拟,揭示了在水合物分解过程中沉积物储层的变形、压力、温度等因素的变化规律。结果表明：降压法和升温法都会导致储层变形以及产生超孔隙压力,但两种方法作用效果不同;同时,水合物分解过程包含渗流及热传导作用。 相似文献
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在放置于恒温室内的真空装置内,对合成的冰粉-气体水合物(包括甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷-氮气、异丁烷、混合气水合物)、冰粉-不同粒度多孔介质甲烷水合物和祁连山冻土区及南海神狐海域天然气水合物进行了分解实验研究,初步探讨了不同气体水合物分解动力学特征和分解规律。实验结果表明,合成的冰粉-气体水合物的分解过程相似,除丙烷水合物和异丁烷水合物外,分解压力基本呈单调增长,均未出现明显的自保护效应;不同粒度多孔介质中甲烷水合物分解过程,压力增长呈现“快→慢→快”的特点,主要原因可能是多孔介质中的水合物尺寸较大,分解时更易产生自保护效应;祁连山冻土区天然气水合物的分解压力曲线与不同粒度多孔介质中甲烷水合物的相似,总体呈现“快→慢→快”的特点,水合物自保护效应明显;南海神狐海域天然气水合物分解气体压力变化虽然总体与祁连山冻土区天然气水合物压力增长过程相似,但同时呈现“阶梯状”增长,这可能与两种不同水合物岩心的岩性和水合物在岩心中的分布模式和赋存状态有关。 相似文献
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甲烷水合物分解过程模拟实验研究 总被引：4，自引：2，他引：2
以甲烷为主要成分的天然气水合物被看作是一种新型的油气资源,研究水合物分解特征有助于水合物的开采利用。采用实验模拟的方法进行了甲烷水合物分解率研究,实验中采用了等容升温分解和不同粒径多孔介质体系常压分解等方法研究水合物的分解特征。从p=4.5MPa下进行的等容分解实验结果发现,当釜内温度为5.18~8℃时水合物快速分解并一直持续到13℃分解结束,且等容分解过程中反应釜内压力与釜内温度呈良好的函数对应关系。常压分解研究使用了5种不同粒径沉积物作为反应介质,在T=1℃的条件下进行水合物分解实验,结果发现粒径在0.063~0.35mm范围的沉积物对水合物的分解速率为1.11×10-5~2.41×10-5mol/s,但分解速率并没有随粒径大小发生有规律的变化。 相似文献
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松散沉积物中天然气水合物生成、分解过程与声学特性的实验研究 总被引：5，自引：1，他引：4
为了解松散沉积物中天然气水合物的生成和分解规律以及水合物对沉积物声学特性的影响,在粒径为0.18~0.28mm天然沙中进行了甲烷水合物的生成和分解实验,并利用超声波探测技术和时域反射技术实时测量了反应体系的声学参数与含水量。结果表明:根据水合物的生成和分解速率,可将水合物的生成过程分为初始生长期、快速生长期和稳定期3个阶段,分解过程可分为初始分解期和样品表层水合物快速分解期以及样品内、外层水合物均快速分解期3个阶段;由温度和压力数据的分析,得出水合物先在沉积物表层生长,然后在沉积物内、外层迅速生成;由水合物分解过程3个阶段的平均分解率,得出水合物的分解是一个由慢到快的过程。对声学参数的研究表明:水合物在松散沉积物中先胶结骨架颗粒而生成,使纵波速度和声波衰减在饱和度0~1%之间陡然增大;随后水合物开始在沉积物孔隙中形成悬浮粒子,造成超声波信号在饱和度1%~90%间淬熄,声波速度无法获取。研究结果在揭示沉积物中水合物与颗粒间接触机制的同时,为海上地球物理勘探中地震信号的解释提供了新的思路。 相似文献
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钻井液侵入含天然气水合物地层的机理与特征分析 总被引：4，自引：1，他引：3
海洋含天然气水合物地层是具有渗透性的多孔介质体,钻进过程中钻井液不可避免地会与它发生能量和物质交换,从而影响测井响应、井壁稳定和储层评价。在过压钻井条件下,水基钻井液驱替侵入含天然水合物地层和温差下热传导导致的天然气水合物分解是耦合在一起的,其侵入可描述为一个包含相变的非等温非稳态渗流扩散过程。分析了天然气水合物在多孔介质中的分解特性,指出了多孔介质中天然气水合物分解的影响因素,通过钻井液侵入含天然气水合物地层与侵入常规油气地层的比较,提出了借鉴天然气水合物开采渗流模型建立钻井液侵入数值模型的思路。 相似文献
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研究建立用多分量感应测井资料同时快速重建水平层状横向同性介质中横向与纵向电阻率和层界面深度的有效方法。首先,利用电磁场摄动方程、电导率函数与模型参数关系方程以及模式匹配算法得到电磁场并矢Green函数的半解析解,建立多分量感应测井响应的Frèchet导数矩阵的快速算法;在此基础上,借助于规范化处理和奇异值分解技术,给出同时反演水平层状地层中各个地层的纵、横向电阻率以及层界面深度的迭代过程,实现理论合成资料与输入资料的最佳拟合。数值计算证明,该反演算法能够取得较满意的反演效果。 相似文献
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固井作业是能源开采过程中的一道重要工序,当深水油气固井遇到水合物地层时,固井水泥浆水化放热会引起近井壁储层中水合物分解和产生高压气水反侵,从而严重影响固井质量,甚至导致固井报废和井壁失稳,为减小和避免水合物分解的不利影响,明确不同固井工艺条件下水合物储层的物性响应和高压气水反侵规律是关键。以南海神狐海域水合物钻探工程GMGS-1中SH2站位勘探井为研究对象,建立固井二维数值模型,采用TOUGH+HYDRATE数值模拟软件再现固井水泥浆侵入和水化过程,分析过程中近井壁储层物性响应规律,得出南海水合物储层不同固井压差与水泥浆放热速率条件下高压气水反侵的临界条件判别曲线,并创新性地采用“连续分段模拟”思路解决水泥浆的动态放热问题。结果表明:水泥浆初凝之前主要可分为诱导、分解和二次水合物生成3个阶段;侵入行为主要发生在保压时期,当压力卸去后侵入深度基本不再增加;水化放热造成的温度升高导致水合物大量分解,产生的高压气水向四周运移,而压力卸去之后,高压气水向环空方向反侵的趋势更加明显;水化放热速率越大,固井压差越小,气水反侵发生的可能性越大,发生时间越早。对于浅部水合物储层,降低固井水泥浆水化热可有效减少反侵现象的发生,提高固井质量,而对于埋藏较深的储层可在破裂压力范围内同时使用较高的固井压差。本研究对水合物地层固井工艺参数优选具有良好的指导和借鉴作用。 相似文献
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在目前已有的主要水合物开采方法研究的基础上,进一步研究了天然气水合物加热开采法的机理。研究认为,水合物是加热分解、热传导和含化学分解的液、气两相渗流流动,它们之间既相互独立,又相互联系。并将水合物区划分为分解区和未分解区,将分解区前缘作为可移动的分界面,分区建立了加热分解热传导数学模型及含分解化学反应的液、气两相渗流流... 相似文献
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考虑有机物降解的变形试验和计算方法研究 总被引：2，自引：1，他引：1
垃圾土变形中有机物降解是一个非常重要的因素,又是很复杂的过程。进行了温度与湿度小范围波动、无压力、持水率条件下有机物降解的质量跟踪试验和垃圾土柱沉降试验,且在质量跟踪试验中还进行了淋滤液产生量的同步测定,分析了有机物降解的质量变化、质量变化速率的规律,初步明确了有机物降解的规律性结论。在质量跟踪试验的基础上,初步提出了有机物降解随时间变化规律的数学表达和3个基本计算参数的确定方法,计算结果与试验结果比较接近。用质量跟踪试验的研究结果对垃圾土柱试验进行了计算模拟,分别计算和分析了次压缩和有机物降解沉降随时间变化的过程。计算结果表明,在总的长期沉降中有机物降解引起的沉降比次压缩影响要大,考虑有机物降解和次压缩的计算结果与试验结果吻合较好。 相似文献
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深层、超深层中有机酸的分布特征及其热稳定性对储层物性有着重要影响。采用高温高压水—岩模拟装置对储层中典型一元和二元有机酸（乙酸和乙二酸）的分解反应进行了模拟,对动力学参数进行了计算,并分析其影响因素。结果显示:乙二酸比乙酸更容易分解,且分解反应的速率更高;乙酸和乙二酸分解反应的起始温度分别为230 ℃和180 ℃,其反应速率随着温度的升高而急剧增加。反应体系中高pH值和钾长石的存在明显提高了乙酸和乙二酸分解反应的反应速率,但对起始温度影响较小。高流体压力和静岩压力均会抑制乙酸和乙二酸的分解,在提高有机酸分解反应起始温度的同时降低分解反应速率。从地质意义上来讲,相对高压、低地温的地层环境更有利于有机酸的保存,因此具有低地温梯度的沉积盆地形成深层—超深层优质储层的可能性更高。 相似文献
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重力异常小波多分辨分析分解阶次的确定 总被引：5，自引：0，他引：5
分解阶次的确定是重力异常小波多分辨分析中的基本问题之一.以塔里木及天山地区布格重力异常数据为例, 通过讨论信号长度、小波母函数的支撑长度与分解阶次的关系, 以及对比分解结果与大地水准面异常的特征, 提出了分解阶次的确定方法.发现对于该重力异常数据, 使用bior3.5小波, 5阶小波分解细节可以避免小波母函数特征过多的干扰, 其结果与相应大地水准面异常特征比较吻合, 而6阶小波分解细节结果却与相应大地水准面异常特征存在较大差异.从信号处理和重力异常的地球物理意义两方面表明, 恰当的小波分解阶次为5阶, 更高阶次的分解结果并不合理.所使用的方法对重力异常小波分解阶次的确定是有效和易行的, 为小波分析在重力场数据处理中的应用, 进行了新的有益探索. 相似文献
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矿物热分解动力学的研究方法探讨 总被引：5，自引：0，他引：5
:矿物分解动力学的研究可以大大提高我们对地质作用过程中矿物生长、元素和流体迁移等过程的了解。本文在介绍固相反应动力学原理的基础上 ,讨论了常压下研究矿物分解动力学的热重分析法和电导率法 ,指出精确确定高压下的反应分数 ,是研究高压下矿物热分解动力学的关键。提出了高压下确定反应分数的方法。 相似文献
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The mechanism of the thermal decomposition of two siderites (a pure synthetic and a natural Mg-containing sample) has been
determined from comparison of the results obtained from linear heating rate (TG) and constant rate thermal analysis (CRTA)
experiments in high vacuum. The thermal decomposition of the synthetic siderite takes place approximately 200 K below the
decomposition temperature of the natural sample. The mechanism and the product of the thermal decomposition are different
for the siderite samples. In fact, an A2 kinetic model describes the thermal decomposition of the synthetic siderite, whereas the thermal decomposition of the natural
sample obeys an F1 kinetic law. Decomposition products of the synthetic siderite are iron and magnetite, those of the natural siderite are wüstite
and minor magnetite.
Received: 22 July 1999 / Accepted: 12 February 2000 相似文献
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《Geomechanics and Geoengineering》2013,8(4):286-296
Peat deposits are comprised of high organic content substances primarily derived from dead plant vegetation. Peat itself is not inert but undergoes continuous biological decomposition that causes progressive destruction of the peat fabric, reductions in fibre and organic contents and biogas generation. Depending on the degree of decomposition, the organic solids can exist as fresh (intact) fibres, slightly decomposed or ultimately completely decomposed (amorphous) material. From a geotechnical perspective, an understanding of the relationship between degree of decomposition and engineering properties, including the level of compressibility, is important in dealing with such problematic deposits. However a review of the literature indicates that such relationships have not been sufficiently investigated. Moreover, potential impacts of uncontrolled or unexpected decomposition in-situ are regularly discounted in geotechnical practice. This paper reviews decomposition effects in peat and potentially significant knock-on effects in terms of the material’s physical properties and compressibility. Progressive reduction in solids volume and deterioration in the integrity of the organic structure due to on-going decomposition may cause significant additional settlement to occur over time. More decomposed peat generally undergoes lower primary consolidation and creep strains and is also less prone to future decomposition, compared with lesser decomposed peat. 相似文献