刘清友教授获“十一五”863计划重大项目（子）课题资助

最近,我校与“十一五”863计划“海洋技术领域”重大项目——“天然气水合物勘探开发关键技术”之课题“天然气水合物的海底电磁探测技术”（编号：2006AA09A20105）承担单位中国地质大学（北京）签订863计划（子）课题合同书,我校刘清友教授率领的课题组（与四川海洋特种技术研究所、西南交通大学联合）获得该课题之（子）课题“深海电磁探测承压密封与功率配电设备研发”资助。     

黄河河道整治工程水下基础探测试验研究

“X-STAR全谱扫频式数字水下剖面仪”是一种世界先进的水下剖面探测仪器,该仪器被广泛地用于海底、航道探测等工作,但在河道整治,尤其是根石探测方面的应用研究还是空白。本文在阐述了黄河河道整治工程水下基础探测的意义和水下基础探测技术研究现状之后,对利用“X—STAR”水下剖面仪开展黄河河道整治工程水下基础探测试验研究涉及的试验过程、关键技术等进行了介绍。     

基于CEEMDAN的希尔伯特变换在海底天然气水合物地震探测中的应用

当地层中填充了天然气水合物后,沉积物的一些物理性质会发生相应的改变,最终引起地震属性的变化,因此地震属性中包含了大量地质特征,是识别海底地层是否存在天然气水合物的一个重要标志。通常用来识别天然气水合物的瞬时振幅、相位、频率可以应用希尔伯特变换来获得,但单纯的希尔伯特变换获得的瞬时属性有效信息较少,为了获得更高的分辨率,提出了基于EMD算法的希尔伯特变换,由于EMD算法模态混叠严重,最终提出了改进后的CEEMDAN算法。本文利用CEEMDAN算法对地震属性信号进行分解,选择了包含有效信息的IMF分量与希尔伯特变换相结合,获得了瞬时属性,将方法用于OBS(海底地震仪)和垂直缆的天然气水合物数据中,得到的属性结果分辨率较高,清晰地表明了海底似反射BSR(Bottom Simulating Reflector)的瞬时振幅和频率信息,为识别天然气水合物提供了依据。     

基于MEMS的深海沉积物热流原位探测系统设计

应用热流原位探测技术是研究海底构造演变和探测天然气水合物新能源的重要途径和手段。文章分析了现有热流原位探测系统的不足,阐述了基于微电子机械系统(MEMS)的深海沉积物热流原位探测系统的结构设计、硬件和管理软件设计流程及方法。通过在探测系统中加入MEMS和采用单片射频收发模块nRF2401的无线通信,实现了系统的远距离通信,保证了在热流原位探测时热源的稳定性和可靠性。     

电阻探测技术在天然气水合物模拟实验中的应用

基于水合物储层电阻变化的测井技术已在水合物勘探领域广泛应用,在水合物实验模拟研究中,电阻法监测水合物生成与分解过程同样是一种有效的技术手段。文中介绍了以电阻法为核心监测手段的天然气水合物合成模拟实验装置在多孔介质体系中的应用。概述了阻抗测试系统的基本组成及工作原理,并依据实验过程中体系阻抗和温度的变化将水合物生成过程分为5个阶段。分析结果表明,在5个阶段的反应过程中,阻抗的变化都能得到很好的解释。这说明电阻探测是天然气水合物模拟实验中的一项有效的探测技术。     

利用高能气体压裂技术开采天然气水合物可行性分析

天然气水合物是一种新型洁净能源,其蕴藏量约为现有地球化石燃料含碳量总和的两倍,天然气水合物资源开发已经引起了全世界的关注.提出了先利用高能气体压裂技术对储层进行压裂后再结合电磁加热或降压法开采,或者利用加热法和降压法结合开采的思路,以期达到经济有效开采的目的.     

地下水电磁法探测技术进展综述

电导率和介电常数异常是地下水电磁法探测的物理基础,其异常特点为浅层空间连续性差,多呈非线性状态分布。电磁法探测地下水受地面条件影响较小,可以连续测量,成本低廉。瞬变电磁法和可控源音频大地电磁法是比较成熟的地下水探测技术;地质雷达和空间遥感雷达如果在振幅、频率信息利用和遥感定量多约束反演研究上有理论突破,将大大提高地下水探测的分辨率。近年来地下水电磁法勘探从模型到技术,再到反演,均呈现明显的"联合"、"移植"和"借鉴"的趋势。地下水研究的电磁模型所存在的问题可以概括为:定性化多定量化少、一维近似多高维模型少、传统手段沿用多现代技术应用少、单一方法研究多综合影响考虑少。     

分布式电磁探测宽频数据采集系统设计与实现

将地球物理勘探中广泛应用于地震数据采集的分布式采集技术引入电磁探测仪器,针对被测电磁场信号宽频带、大动态范围、强噪声干扰的特点,通过设计低噪声的模拟信号调理电路,采用24位Δ-Σ结构模数转换器(Analog-to-digital,ADC)和现场可编程门阵列(Fieldprogrammable gate array,FPGA)构建了高性能的数据采集系统。利用微控制器及其外围功能模块实现了数据采集系统的工作流程控制、数据存储和传输。主要技术指标测试和水槽模型及野外勘探对比试验结果表明:该系统性能先进,测量准确,能够满足分布式电磁探测数据采集的需求。     

北斗反射信号海风探测数据分析与检定

利用导航卫星反射信号(GNSS-R)进行海风海浪探测为海洋气象提供了一种新的观测手段,数据分析及有效性检定是确定系统探测能力的重要过程.在描述北斗GEO卫星进行海风探测机理的基础上,利用北斗反射信号的相关时间进行了海风的反演.同时针对国家北斗应用项目"基于北斗导航卫星的大气海洋和空间监测预警应用示范工程"在山东进行试验和试运行期间产生的风速观测数据进行分析,并通过与标准数据的对比,确定了该方法的有效性.     

船艇

正我国4500m深海潜水器"海马号"通过海试验收我国自主研制的首套4500m级深海遥控无人潜水器作业系统——"海马号",通过了由国家863计划海洋技术领域办公室委派的海试现场专家组进行的海上验收,并搭乘"海洋六号"科学考察船在南海中央盆地完成了海上试验。"海马号"研制项目是国家863计划重点项目,也是我国迄今为止自主研发的下潜深度最大、     

基于组分追踪的水合物抑制剂注入量计算

在高压低温的输送条件下,湿气集输管道中会有天然气水合物生成,而生成的水合物可能会导致管道堵塞或关键控制设备失灵等诸多风险。加注醇类水合物热力学抑制剂（THI）,是预防湿气管道生成水合物的方法之一。若THI注入量过大,则不仅会增加采购、运输和储存成本,而且还会增加水处理成本。因此,在一定安全裕度的基础上,确定THI的最小注入量至关重要。基于经验公式法和相平衡软件的THI注入量的计算,不考虑流动的影响。为优化THI注入量,采用相平衡与流动耦合计算法,基于OLGA组分跟踪模型,对沿线的温度、压力以及THI质量分数进行了跟踪,以期较为准确地预测THI注入量。以陆地气田气和海底油田伴生气集输管道为例,对不同计算方法进行了对比。结果表明,相平衡与流动耦合计算法可减少THI注入量10%以上。     

Three-phase flow of submarine gas hydrate pipe transport

In the hydraulic transporting process of cutter-suction mining natural gas hydrate, when the temperature-pressure equilibrium of gas hydrate is broken, gas hydrates dissociate into gas. As a result, solid-liquid two-phase flow(hydrate and water) transforms into gas-solid-liquid three-phase flow(methane, hydrate and water) inside the pipeline. The Euler model and CFD-PBM model were used to simulate gas-solid-liquid three-phase flow. Numerical simulation results show that the gas and solid phase gradually accumulate to the center of the pipe. Flow velocity decreases from center to boundary of the pipe along the radial direction. Comparison of numerical simulation results of two models reveals that the flow state simulated by CFD-PBM model is more uniform than that simulated by Euler model, and the main behavior of the bubble is small bubbles coalescence to large one. Comparison of numerical simulation and experimental investigation shows that the values of flow velocity and gas fraction in CFD-PBM model agree with experimental data better than those in Euler model. The proposed PBM model provides a more accurate and effective way to estimate three-phase flow state of transporting gas hydrate within the submarine pipeline.     

涪陵页岩气求产试气工艺优化与应用

常规的高压气井试气流程一般采用多级降压装置,设备占地面积大,不适合焦石坝工区施工现场条件;按常规天然气井试气工作制求产时,产量波动幅度较大、求产时间长;冬季施工时,井口附近会产生天然气水合物,导致连续油管发生冰卡现象。工艺优化后,放喷压力20MPa~30MPa、不含H2S的气井,采用一级降压;求产试气采用套管放喷,尽快带液求产。试气油嘴系列为:17mm、15mm、12mm、10mm、8mm、6mm、4mm,现场根据出砂情况调整油嘴大小;当井口压力高于20MPa、环境温度低于22℃时,启动防冰卡预案,有效防止因生产天然气水合物而发生的冰卡。     

基于SC1128电力线载波模块的智能住宅系统

智能住宅是指将各种信息设备和住宅设备通过家庭内网络连接起来，并保持这些设备与住宅的协调．介绍了基于SC1128电力线载波模块的智能住宅系统的构成方案，给出了网络数据传输及扩频技术在信息家电系统中的应用方法，实现了家庭家电控制自动化和网络化，水表、电表和煤气表的远程自动抄送以及家庭通讯与网络功能．     

MgSO4与表面活性剂复配对水合物生成的影响

在自然条件下,天然气水合物多存在于海洋环境中.因此,研究盐水条件下水合物的形成及其基本性质很有必要.研究了低浓度的MgSO4与十二烷基硫酸钠(SDS)、烷基糖苷(APG)、十二烷基三甲基氯化铵(DTAC)等不同表面活性剂复配对水合物生成的影响.在275.15 K、6 MPa的环境下,考察了水合物形成过程中压力和温度随时...     

高含CO2水合物生成条件模拟与预测研究

利用"油气藏地质及开发工程"国家重点实验室(西南石油大学)专用水合物测试装置,测定了不同二氧化碳含量的烃类气样在不同给定压力下生成水合物的温度,同时基于分子热力学理论建立了高含二氧化碳气体的水合物生成条件预测模型.将模型的预测结果与测试结果进行对比分析验证,结果表明:建立的模型对高含二氧化碳气体水合物预测结果较准确,最大相对误差仅为0.91%,能满足工程设计与计算的要求,为高含二氧化碳体系水合物研究提供了一定的理论依据.     

天然气水合物的形成影响因素与浆体输送研究

天然气深水集输管道内极易生成水合物,研究其形成影响因素对管道的安全运行具有重要意义。采用PVTsim建立了数值模型,并基于5种实验数据对模型进行了可靠性分析。利用该模型,模拟在不同工况下天然气形成水合物的边界条件,基于实验和OLGA模拟数据得到了水合物体积分数与介质摩尔分数的定量关系。研究表明,相比压力,水合物的形成受温度的影响更大。在天然气中,加入乙烷、丙烷、二氧化碳、硫化氢,均会使水合物形成范围扩大,而加入氮气,会使水合物形成范围缩小。随着水中盐度的增大,水合物生成范围缩小。外界温度、压力对水合物生成量的影响较小,几乎可忽略不计。基于水合物浆输送技术的研究成果,得到了保障HCFC⁃141b型和THF型水合物浆流动安全的临界甲烷摩尔分数。     

海底油气管道维修工艺研究现状

海洋油气田是21世纪中国油气开发的主要方向,海底油气管道的破损会带来巨大的环境灾难和经济损失。针对国内现有的维修装备条件,综述了海底油气管道维修方法,并根据海管的损伤程度,分停产与不停产2种情况对海底油气管道泄漏提出了详细的维修工艺方案,以期对实际工程维修提供指导。     

移动组合式吸附天然气装置的研发

天然气田、加气站经常有天然气排放到大气中,不仅带来了严重的安全隐患和潜在的环境问题,还会带来资源浪费和经济损失。目前,天然气回收技术尚未普及,已有的回收技术普遍存在压力过高、能耗过高、对设备条件要求过高等不足,在使用中还不具备便携、可拆等问题。因此,开发出一种移动组合式吸附天然气回收装置。该装置由气化器撬块、缓冲瓶撬块、真空泵撬块、压缩机撬块和ANG 气瓶撬块5个撬块构成,并对每个撬块进行设计及选型、装置性能评估及现场应用案例介绍。该装置可将油气田或天然气瓶或LNG瓶排放出来的天然气收集到气化器、缓冲罐内,再利用压缩机将该天然气压缩至ANG瓶内储存,以实现在中压(~4 MPa)下高效吸附回收天然气,充气比达80以上。现场应用表明连接本装置后其碳排放量降低97%以上。该装置具有高效、安全、可拆、便携、移动、监控、变频、触摸屏控制等优点。