水合物沉积物动态弹性力学参数试验研究

水合物沉积物的声学特性是水合物藏资源评估、水合物地层钻探开发的重要依据,而目前实际原状取心难度大、成本高,故通过试验的方法对该问题进行研究具有重要意义。利用中国石油大学岩石力学实验室自主设计开发的水合物声波原位测量系统,在不同围压条件下对不同水合物饱和度的原位合成沉积物岩样进行了声波测试,并根据弹性理论,利用所测得的超声波波速,计算得到试样的动弹性力学参数。结果表明:水合物沉积物的纵横波速以及动态弹性模量均随着围压、水合物饱和度的增大而增大。      

天然气水合物三轴压缩试验研究进展

天然气水合物强度试验对我国天然气水合物的安全开采具有重要的意义。针对天然气水合物三轴强度试验研究，对国内外进展和现状进行了综述，介绍了相关试验装置，总结了目前主要的几种实验方法，分析了其优点与不足，并介绍了大连理工大学的一些相关研究工作。图5参21     

影响天然气水合物形成因素的实验研究

本文主要就影响天然气水合物形成的各种因素进行实验研究,包括气体组成、温度压力、含水饱和度、离子浓度、气体搅拌、CO2酸性气体等的影响.通过实验数据和实验结果的分析得出各种因素对天然气水合物形成的正负影响和影响程度,从而对天然气水合物有更深入地了解,对解决现场生产实际问题具有直接性的指导作用.     

天然气水合物力学特性的实验研究

天然气水合物（简称“水合物”）堵塞一直是油气管道实际生产运行中的多发问题,在堵塞前期的沉积阶段可以利用管内流体的冲刷作用在不停工的情况下对其进行治理,水合物的力学特性是实施该方法的重要理论支撑。为研究水合物的力学特性,利用水合物生成装置和力学测试装置开展了水合物破坏实验,记录了实验过程中的竖向载荷变化,并计算得到竖向压力数据。以反应时间、是否添加粉砂和粉砂粒径作为实验变量,研究了这3个实验变量对水合物力学性质的影响规律。结果表明,在本实验工况（压力为4 MPa,恒温水浴设为0.5℃维持1 h,后设为-2.0℃维持9 h）下测得的破坏水合物所需的竖向压力为0.48 MPa;随反应时间增加,破坏水合物所需的竖向压力有所提高。相比于不含粉砂的水合物,破坏含粉砂水合物需要更大的竖向压力（0.86～2.21 MPa）;粉砂粒径越大,粉砂与水合物粘结得越紧密,破坏水合物所需的竖向压力越大。     

天然气水合物相图计算

应用简化的Ｈｏｌｄｅｒ－Ｊｏｈｎ三层球模型，结合ＭｐＴ状态方程，将天然气水合物生成条件的预测推广至含电解质及极性抑制剂体系，作出不同条件下天然气水合物的生成线以及天然气的相包线，形成一个较完整的水合物计算软件。该软件不仅能对水合物的生成条件作出预测，还可对相应的天然气相态行为有明确直观的了解     

国外天然气水合物研究方兴未艾

随着世界石油供给的短缺，目前各国致力于天然气水合物的研究正在加强，最引人注目得是美国、印度和日本，三国均发起了雄心勃勃的研究计划。其他国家如英国、法国、澳大利亚、挪威等也制定了天然气水合物详细的研究和开发计划。天然气水合物这种非常规能源的影响将是巨大的，一些能源进口国，如印度和日本，国内水合物形成的甲烷有可能降低对昂贵能源进口的依赖性。     

天然气水合物堵塞预测技术研究

在输送未经矿场分离的天然气的过程中,由于压力和温度等外界环境因素的改变,常常生成大量的水合物,造成管线冻堵,严重影响天然气的正常生产。本文从统计热力学理论出发,结合Vander Waals-Platteeuw理想固体溶液假设,给出了水合物生成条件预测数学模型和计算方法。通过检验：该模型在预测酸性气体水合物生成温度时的平均相对误差为0.33％;对非酸性气体的偏差仅为0.113％,算例表明模型计算方法简单,使用十分方便,具有较高的精度,能够满足工程需求。     

多孔介质水合物天然气开采分析模拟

由于在冻土层和海洋环境中存在着大量的天然气水合物，因此天然气水合物将成为未来的替代能源。但是，至今尚未对各种开采方法中来自水合物的天然气开采潜力进行充分调查研究。本项研究介绍了一个简单的分析模型，该模型通过减压方法从多孔介质中分解水合物，从而模拟天然气开采。我们认为分解带的热传递、水合物分解内动力学和气水两相流动是涉及多孔介质中水合物分解的三种主要机理。本项研究对涉及物理性质实际变化范围的三种机理的相对重要性进行了比较。实例研究表明，气水两相流动的影响比热传递和水合物分解内动力学的影响小得多。考虑到速度控制作用，开发出的分析模型可以预测在多孔介质中天然气水合物分解的动态特征。模型已用于进行敏感性研究，已便调查在水合物储层进行商业性天然气开采的可行性。研究结果表明，从天然气水合物储层中能够采出大量天然气，水合物叠加在含气带上方。在西伯利亚、阿拉斯加和加拿大的永久冻土区中已发现了这种天然气水合物储层。     

应变强化工艺力学性能验证性试验试样加工方法探讨

真空绝热深冷容器内容器的应变强化工艺验证性试验分为样品容器现场强化过程试验与样品容器强化后力学性能试验。针对样品容器强化后力学性能试验的试样加工方法,介绍了样品容器的特点、从样品容器取样的时机和取样位置、试板的展平方法和力学试验,研究和分析了3个常用标准对拉伸试样加工要求的异同,确定了拉伸试样的尺寸,根据拉伸试验结果讨论了试样尺寸对试样拉伸试验结果的影响。     

基于神经网络的高压水射流冲蚀破碎预测模型的研究

在室内高压水射流冲蚀破岩试验结果的基础上，利用人工神经网络的基本特征．建立了高压水射流冲蚀破碎体积与射流压力、围压和喷距之间的数学模型，将其用人工神经网络的连接权值矩阵和节点阈值向量分布式表达出来，并应用人工神经网络进行了射流冲蚀破碎预测，预测结果与试验结果十分吻合，说明应用人工神经网络所建立的描述高压水射流冲蚀破碎体积与射流压力、围压、喷距之间关系的模型是可靠的。     

天然气水合物储层物理模型

通过不同成矿模式下海底天然气水合物储层微结构的研究,分析了水合物储层各种微结构的特点,建立了接触胶结模式、颗粒包裹模式、骨架颗粒支撑模式、孔隙填充模式和掺杂模式等5种均质储层的微结构物理模型,定量分析了储层波速和泊松比随水合物饱和度的变化关系,得到了不同微结构下水合物储层力学性质的变化规律,并分析了各种微结构的力学机理。根据所建物理模型对不同成矿模式下水合物储层的微结构进行声波诊断和泊松比诊断,并通过模拟储层和真实储层的资料数据对以上诊断模式进行了验证。     

围压对井内爆炸压裂损伤破坏尺度影响的数值模拟研究

针对当前因条件所限而无法通过开展大规模井内爆炸压裂试验来研究围压对井内爆炸压裂损伤破坏尺度的影响规律这一问题,借助LS-DYNA有限元分析模块,结合前期开展的室内爆炸压裂试验,建立了井内爆炸压裂数值计算模型。该模型主要由围岩损伤力学模型、炸药爆炸力学模型和耦合介质模型3部分构成。在对模型准确性进行验证的基础上,进行了爆炸压裂作用下围压对井壁围岩损伤破坏尺度的数值模拟,并通过岩石损伤力学理论,对模拟结果进行了分析。结果表明:在确保诸如炸药量、岩性和装药结构等其他条件不变的情况下,随着围压的增大,围岩损伤衰减速度加快,损伤破坏范围减小;对于围岩内部同一位置,其损伤破坏程度随围压增大而降低。      

不同饱和度水合物沉积物的三轴加载渗透率试验

水合物沉积层的渗透率是影响天然气水合物开采效率的重要物性参数之一,为了探讨在天然气水合物开发过程中有效体积应力和水合物饱和度变化对含水合物沉积层渗透率的影响规律,选取天然粉砂土作为沉积物骨架,进行了不同饱和度水合物沉积物的三轴加载渗透率试验。结果表明:(1)当水合物饱和度恒定时,水合物沉积物的渗透率与有效体积应力呈负指数曲线变化规律,且曲线的斜率随着有效体积应力的增加由大变小;(2)在一定的有效体积应力条件下,水合物沉积物的渗透率随水合物饱和度亦呈指数递减规律变化;(3)有效体积应力和水合物饱和度变化对水合物沉积物渗透率的影响表现为非独立性,即随着前者的增大,后者对水合物沉积物渗透率的影响减弱,而随着后者的增加,前者对水合物沉积物渗透率的影响也减小。由此提出了有效体积应力和水合物饱和度对水合物沉积物渗透率的影响机理,即前者对渗透率的影响在于其对渗流通道的压缩作用,而后者对渗透率的影响则在于水合物对渗流通道的堵塞作用。     

基于水合物分解传热模型的固体自生热解堵剂热量扩散模拟

固体自生热解堵技术是一种适用于解除井筒内水合物堵塞的创新技术。针对自生热解堵剂反应时的放热量扩散及损耗问题,建立了水合物生成相平衡、分解速率及分解传热数学模型。开展了不同含量、不同管径时的热量扩散模拟研究,获得了不同条件下井筒内温度、水体积分数、天然气体积分数、水合物体积分数的分布云图。研究发现:随着自生热解堵剂含量的增加,释放热量的速率加快,向周围传递的热量增加,且热量扩散时呈不规则状;随着井筒内径的增加,解堵时间增加,自生热解堵剂用量也随之增加。本实验开展的模拟计算值与现场实际值的吻合度大于85%,为现场解堵施工提供了理论指导。      

长输管道严密性试压稳压时间研究

建立了考虑管道内压、温度、管容、试压介质的特性以及管道弹性变形等因素对长输管道严密性试压稳压时间影响的数学模型。利用该模型对某管道进行计算,结果表明:相同压降时,管容越大所需稳压时间越长;同一管容,管道内压越高,所需稳压时间越长。基于本模型可为长输管道严密性试压确定合理稳压时间。     

不同平面非均质条件下含水低渗气藏开采理论研究

以含水低渗气藏气体流动特性进行分析为基础,通过对含可动水、含约束可动水和含束缚水影响下的三类低速非达西渗流进行了分类阐述,阐明了气体滑脱效应和启动压力梯度各自存在和同时存在的条件,建立了启动压力梯度存在时反映平面非均质渗流特征的渗流数学模型,利用积分变换推导出了模型的解析解,通过分析模型计算结果,发现非均质储层渗透率由高到低的开发过程中储层全程泄压效果要远好于渗透率由低到高的开发情况,且生产过程中存在最佳生产压差,为矿场应用提供了理论依据。     

低渗裂缝性油藏试井分析方法研究

根据低渗裂缝性油藏的渗流特点,以及渗透率随压力变化的敏感性特征,建立了圆形封闭油藏渗流试井解释模型,用数值法求解,绘制了无因次压力图版曲线。通过参数敏感性分析,发现启动压力梯度和压力敏感系数都使曲线后期出现上翘特征,随着参数值的增大,曲线的上翘程度也随之增大。