海洋天然气水合物储层拉削开采新方法及可行性分析

针对深水浅层非成岩天然气水合物借鉴刨煤机刨削采煤过程提出一种新的拉削开采方法，参照拉刀结构特点设计了一种集开采、收集和输送为一体的拉削管。建立了拉削开采三维模型，对其工作原理和工作步骤进行了说明。用有限元仿真对采空区和拉削管受力进行了分析。结果表明，岩土力学仿真下采空区开采半径和开采角度的增大都会引起剪切应力的增加，最大剪切应力发生在采空区上部的起始位置和终止位置；在不发生剪切破坏的采空区中选择体积较大者作为理想采空区，估算出拉削开采方法的日产气量为142000 m3，具有应用潜力；开采工况下，拉削管的最大等效应力小于管材的屈服极限，表明开采过程中拉削管处于弹性形变，满足方法需求。     

基于平面电容的油水多界面检测方法研究

含水量是衡量原油质量的重要指标,在原油的生产和储运过程中油水混合液分界面不断变化,因此全过程都要用到高精度传感器对其进行界面检测。基于电容边缘效应设计了一种侵入式平面电容传感器,其主要结构由基板和平面电极阵列两部分组成。运用有限元软件建立8电极阵列传感器模型,对不同电极工作时的电场分布进行研究,分析了平面电容传感器的检测灵敏度和成像精度。并且,研究了电极宽度、长度和相邻间距对传感器灵敏场分布的影响。对介电分布进行图像重建,使设计的平面电容阵列传感器可以检测3个分界面的高度,且经过尺寸参数优化,提高了传感器的成像精度。实验证明,运用平面电容阵列检测油水界面的方法具有可行性和有效性。     

适用于深水浅层非成岩天然气水合物固态流化开采的伞式工具

为了解决已有的天然气水合物(以下简称水合物)采掘工具不适用于大规模、大范围矿层开采而影响开采效率和经济性的问题,基于水合物固态流化开采法的技术思路及工艺特点,设计研发了一种可用于破碎并收集水合物的伞式工具;依据开采工况建立了该伞式工具的三维结构模型,并通过仿真对其进行了稳态力学模拟分析,进而对其开采效果进行了预估。研究结果表明:①伞式工具处于工作状态时,工具整体不会发生失稳现象,最大应力处发生在刀翼与外管杆的连接处,其应力值小于该处所用材料的屈服强度,其余部位的应力值也均在所使用材料的屈服极限内;②该工具刀翼发生侧偏时,结构上有可能产生形变从而影响开采范围,但不会影响旋转破碎水合物;③在开采扭矩的动力传递中,钻杆最大等效应力值小于材料的抗扭强度,且整体并没有发生扭曲变形,仅产生了可忽略的位移量;④采用伞式工具进行水合物开采,其日采掘量可满足经济性要求,具有用于水合物商业化开采的潜力。