天然气水合物开采数值模拟的参数敏感性分析

天然气水合物是储量巨大的一种新型能源,如何有效地开采是关键问题。基于降压开采的机理,建立了一维数学模型,利用自编的数值模拟软件进行了天然气水合物开采过程中的参数敏感性分析;通过与Yousif研究结果进行对比,验证了本模型的正确性。在此基础上,分析了渗透率、初始天然气水合物饱和度及生产压力对开采效果的影响。研究发现,渗透率越大、初始饱和度越低、生产压力越低,天然气水合物分解越快,分解前缘的移动速度越快。研究结果对天然气水合物的实际开采提供了理论支持。     

三维实验模拟双水平井联合法开采天然气水合物

为研究联合法开采天然气水合物,在水合物三维实验开采模拟平台中利用双水平井进行降压联合注温水开采水合物实验,得到温度和压力分布、产气、产水、三相饱和度变化与开采方法的传热特性。整个开采过程可以分为自由气释放阶段、静置阶段、降压开采阶段和注热开采阶段。研究结果表明在自由气释放阶段和静置阶段有二次水合物生成。在注热阶段,水合物在降压和注热的协同作用下进行分解。反应釜中的水合物最终被完全分解,并且本研究的能效比高于前人利用垂直井进行降压联合热吞吐分解水合物的能效比,表明利用双水平井进行降压联合注温水是一种有效的分解水合物的方法。     

降压开采导致天然气水合物系统状态演化模拟实验

天然气水合物是一种重要的潜在替代能源,降压法是现阶段水合物开采的首选方法。水合物降压开采涉及传热、多相渗流、分解相变和储层变形等多个相互影响的物理效应,深入理解其在降压开采过程中的演化规律,对于促进水合物开采效率、实现商业化开发具有重要的指导意义。本文基于一维实验模拟系统,开展了水合物降压开采储层多物理场演化模拟实验,在非均匀温度条件下采用过量气法合成水合物,分析了水合物非均匀性分布特征,探讨了降压过程中样品孔隙压力和温度的演化规律,对比了产气过程与传热演化过程的对应关系。结果表明:水合物合成后温度分布呈两侧高中间低的抛物线形状,水合物分布具有中间多而两侧无的非均匀性特征,且温度回升具有由两侧向中间发展的特点;降压分解产气过程与传热演化过程具有良好的对应性,稳态产气阶段由传热效应控制。控制降压模式、以对流换热替代热传导等方式有益于提升水合物开采产气效率。     

降压开采过程中含水合物沉积物的力学特性研究

天然气水合物是一种潜在的能源资源,开采过程中,水合物的分解会造成工程和地质等安全隐患。为研究降压开采过程中多因素综合影响条件下沉积物的力学性质,在自主研发的低温高压三轴仪上进行了不同围压条件下含水合物沉积物的剪切试验。试验结合常规三轴剪切及一个试样多级加荷的方法,并加入了水合物的降压分解过程。结果表明：水合物的存在可以显著提高沉积物的抗剪强度。在降压分解过程中,含水合物沉积物试样的力学强度受到有效围压和孔隙中水合物含量的综合影响。前期试样由于孔隙压力降低导致有效围压大幅增加,试样抗剪强度增大,后期由于水合物含量的大幅降低,试样在较高有效围压下抗剪强度下降。有效围压对含水合物沉积物试样的体积应变有较大的影响,较高的有效围压会导致含水合物试样产生显著的剪缩现象。     

水合物储层伺服降压开采模型试验研究

深海水合物赋存于一定的温度和压力环境下,降压开采时降压速率对分解产气速率和储层变形特性影响显著。利用浙江大学自主研发的水合物降压开采试验装置,通过伺服控制降压速率,初步开展了水合物储层模型降压开采试验,研究了储层温度场、孔压场、产气量等的响应特性,探讨了降压速率对产气效率和储层变形特性的影响规律。试验表明：水合物竖井降压开采时,开采井周围储层温度率先下降,分解域由井周逐步向周围发展。适当提高降压速率能够提高储层开采效率,但降压速率过快时易导致水合物重生成,反而不利于水合物高效持续稳定开采,开采时应选择合理的降压速率以达到最优产气效率。开采过程中根据储层孔隙与外界连通程度,储层孔隙状态可分为完全封闭型、局部封闭型和开放型3种类型。储层开采试验完成后,浅层土体出现 3 种不同变形特征的区域：I 区为井周土层,呈漏斗型下陷;II 区土层平坦,无明显扰动痕迹;III 区为边界土层,该处水气产出受阻导致部分气体向上迁移引起土丘状隆起带出现。这些变形特征与气体在储层中的迁移路径和运移模式相关。通过相似性分析,给出了模型与原型分解时间和产气量等的对应关系。     

注蒸汽开采冻土区天然气水合物数值计算与野外应用

试开采研究是天然气水合物从理论研究走向商业化开采的必经之路。提出的注蒸汽开采是一种综合开采方法,是在降压开采的基础上,往孔内注入热蒸汽对水合物目标开采层进行激振往复式热激发。注蒸汽开采能够避免“自保护效应”,促进水合物进一步分解,理论上能够扩大开采范围、提高产气量。利用FLUENT数值模拟软件对蒸汽加热水合物层动态过程进行数值计算,通过模拟计算结果对比分析,在满足开采要求的前提下确定最佳的注蒸汽功率为20 kW,注热时长为38 h。在青海木里盆地天然气水合物试采项目中,注蒸汽开采进行了5.2 h开采试验,产气量为3.25 m3。     

多功能水合物沉积物三轴试验系统的研制与应用

研制了新型多功能水合物沉积物三轴试验系统,系统由供-排气模块、应力加载模块、温控模块、数据采集模块和辅助模块组成。利用泵驱动高压液体施加围压和轴压,加载方式有恒压、恒流、梯度增压、跟踪气压模式,可以实现不同条件下的水合物合成、三轴剪切。围压跟踪气压的功能使水合物生成过程中净围压不变,保证了试样初始条件一致性。根据围压液体积变化测量试样体积变形,通过设置回压泵压力变化方式控制水合物气压,可以模拟不同降压速率条件下的水合物沉积物分解变形。以泥质粉细砂和二氧化碳为材料制作了三轴试样,进行了水合物合成、三轴剪切和降压分解试验,检验了仪器的可靠性。     

天然气水合物开采方法及海域试采分析

天然气水合物分布广、埋藏浅、清洁无污染、储量巨大,被视为油气领域最有潜力的替代清洁能源。全球目前有5个国家进行了8次天然气水合物试采工作,特别是2017年5月中国神狐海域天然气水合物试采取得了巨大成功,创造了产气时间和产气总量两项世界纪录,但是由于天然气水合物特殊的物理力学性质和赋存状态,技术经济开采还面临诸多难题。在分类总结天然气水合物开采方法的基础上,分析了中日两国的海域天然气水合物试采情况及试采数据,得出了如下结论与建议:（1）天然气水合物开采方法可归纳为两大类:原位分解法和地层采掘法;（2）海域天然气水合物试采数据表明:压力和温度条件都是影响产气速率的主要因素与约束条件,在生产不同阶段,影响产气能力的主要因素不同;（3）对日本第1次天然气水合物试采数据分析表明,压力驱动力、温度驱动力与产气速率均有较好的相关性,提出了表征温度压力耦合关系的指标相态平衡距,研究了产气速率与相态平衡距的分段线性关系,建立了天然气水合物储层分解动力学模型范式;（4）分析了降压开采方法中大幅快速降压与分段缓慢降压两种降压方式的优劣,提出有效供热是实现天然气水合物降压开采的长期高产的必要条件,集成页岩气开发中的水平井压裂技术与干热岩地热开发中热量对流交换循环的原理,提出对流注热降压开采方法。     

海底水合物矿藏降压开采与甲烷气体扩散过程的数值模拟

在深海条件下采用单井降压法开采的天然气水合物矿藏中,利用TOUGH+HYDRATE软件对其开采过程和甲烷气体扩散过程进行数值模拟。物理模型由上至下依次为上盖层、水合物沉积层和下盖层。将上、下盖层外边界的温度设为恒定,与含水合物沉积层之间有热量和质量交换,数值模型采用二维圆柱坐标网格。模拟结果表明开采过程中井口产气速率是一个升高—降低—波动升高的过程,水合物分解产生的气体有一部分通过上盖层溢出,能在一定程度上增加大气中温室气体的量。开采初期水合物分解速率降低的主要原因是水合物分解产生的甲烷气体在地层中大量累积,开采后期水合物分解速率产生波动的主要原因是发生"气穴现象"。井口附近由于压力变化较快水合物分解最为剧烈,其附近有个低温区存在。上、下盖层附近水合物分解速率也较快。     

天然气水合物原位补热降压充填开采方法三维数值模拟研究

天然气水合物是未来极具潜力的新型高效清洁替代能源。在分析水合物开采面临的瓶颈问题的基础上,提出了一种全新的天然气水合物开采方法——原位补热降压充填开采法。该方法将氧化钙(CaO)粉末注入天然水合物储层,降压开采天然气,天然气水合物分解产生的水和氧化钙粉末迅速反应,产生的大量热量补充天然气水合物的分解热。本文利用基于有限体积法的新型天然气水合物模拟器,构建三维地质模型对该方法进行产能数值模拟评价。模拟结果表明相较于常规水平井方法以及水平井结合压裂开采方案,该方法对生产的促进效应明显,尤其是与水平井结合压裂开采方案相比该方法的累积产气量明显提高,但累积产水量没有显著变化,开采效率显著提升。施工工艺中裂缝等效渗透率和氧化钙注入量两个关键参数的敏感性分析结果表明在压裂过程中,压裂技术的增产效果会随着等效渗透率的提高而逐渐减弱。除此之外,氧化钙注入量越大,增产效应越明显,并且提高氧化钙注入量只会提高产气量,不会显著提高产水量,所以理论上注入量越大,产气效率越高。与此同时,该方法在不同渗透性能的天然气水合物储层中均有一定的适用性,其中针对低渗储层的促进效应更为显著。综合上述结论,本文从三维模型理论计算的角度定量化验证了原位补热降压充填开采方法的潜在价值,期待为将来的水合物试采工作提供一定参考。     

苏里格气田苏东区块多层产量劈分新方法

苏里格气田苏东区开发中虽然其主力层盒8、山1突出,但大部分井2-4层合层生产,因此造成地质、生产研究中对单层产量的获取和指标计算存在困难。本文旨在寻找劈分单层产量的新方法,通过数理分析、数值模拟等方法对单层产量进行劈分,分析合层开采的影响因素,进而通过计算得到单层产量,为单层技术指标评价及后续多层系开发提供技术保障。     

北京市建筑设计研究院协同生产平台建设

本文介绍了北京市建筑设计研究院在协同生产平台建设方面的一些经验。     

天然气水合物开采研究现状

随着天然气水合物基础研究的不断深入,天然气水合物开采研究空前活跃.在技术方法方面,传统的热激发开采法、减压开采法与化学抑制剂注入开采法获得了不断的发展与改进;新型开采技术如CO2置换法与固体开采法引起了学者们的极大关注;最近我国还研制出适合于海洋天然气水合物开采的水力提升法.在开采研究实践方面,全世界已在3处冻土区进行了天然气水合物试采研究.介绍了天然气水合物开采技术的研究进展与冻土区天然气水合物试采研究结果,分析了天然气水合物开采研究中可能涉及的环境问题,展现了现阶段天然气水合物开采研究领域的最新成果,总结了这一领域取得的经验与认识,强调了国际天然气水合物开采研究对我国天然气水合物研究的启示.     

欧佩克石油生产配额制度与油价关系研究

欧佩克(OPEC)是一个国际石油供应组织, 其石油政策的重点是通过实施生产配额制度, 对国际市场的油价进行控制, 以实现其石油收益的最大化。本文依据丰富翔实的历史及现状数据资料, 对欧佩克生产配额制度进行了深入研究后得出三点结论: 首先, 生产配额、产量与油价关系紧密, 欧佩克实施配额制度是其实施卡特尔控制的手段之一, 配额制度在欧佩克发展历史上发挥了重要作用, 尽管当前生产配额制度对油价的控制作用在一定程度上弱化, 但也正在发挥作用, 与此同时也存在一定的问题。其次, 欧佩克生产配额制度对油价的影响具阶段性特征, 本文分别对欧佩克在启动期、活跃期、挫折期、成熟期和彷徨期5个阶段中石油生产配额、产量与油价的关系进行了对比分析与研究, 得出了不同时期欧佩克生产配额、产量与油价的关系, 形成了若干重要认识。第三, 分析预测了未来欧佩克生产配额与油价的关系, 探讨了生产配额制度对世界市场油价走向的影响。     

Tropical Marine Productivity:The Modern Progress and Paleoproductivity Records

The classification and influencing factors of modern marine productivity were reviewed at the beginning. We discussed the pros and cons of different paleoproductivity proxies. Based on these discussions, we collected paleoproductivity reconstructions in tropical marine from previous studies and focus on the glacial-interglacial features, periodicity and forcing mechanisms of tropical marine productivity. We found that the productivity in most tropical sites decreased from MIS 2 to MIS 1. The productivity was not always higher in glacial: The glacial-interglacial pattern of productivity turned at MIS 22 in western Pacific. There were remarkable differences between tropical productivity and high latitude productivity. The precession and obliquity bands were more significant in tropical productivity and ~30 ka cycles caused by the superimposing of different orbital cycles were common in tropical. The coccolith based productivity seemed to have a quasiperiod of 400 ka and more researches are needed to discover the relationship between productivity and global ¹³C in this band.     

天然碱和天然小苏打资源及开发动态

天然碱和天然小苏打是碳酸钠和碳酸氢钠的天然资源 ,即碳酸钠和碳酸氢钠的混合物(Ｎａ2 ＣＯ3·ＮａＨＣＯ3·2Ｈ2 Ｏ) ;而天然小苏打的分子式为ＮａＨＣＯ3。两种矿物都形成于非海相蒸发矿床。现代碱湖中还常见含水苏打 (Ｎａ2 ＣＯ3·1 0Ｈ2 Ｏ) ,又称泡碱 ,及水碱 (Ｎａ2 ＣＯ3·Ｈ2 Ｏ)等碳酸盐矿物。天然碱和天然小苏打主要用于加工成纯碱Ｎａ2 ＣＯ3,纯碱的主要市场应用集中于玻璃、化学制品和去垢剂。在资源和生产方面 ,由于天然碱和天然小苏打的经济资源完全受到地质成矿条件的限制 ,故而目前的生产局限于美国、南部非洲和中国。在…     

世界白云岩油气田勘探综述

利用C＆C数据库的＂数字化类比知识系统＂,对世界上137个白云岩油气藏勘探数据进行统计研究,分析全球白云岩油气田分布规律、形成的构造背景、发育的盆地类型、赋存的沉积环境及主要产层的时代,并进而分析全球已发现白云岩油气田的油气产量与它们的关系;白云岩油气田以陆上为主,主要分布在北美洲,构造背景以缝合带边缘的前陆盆地为主,...     

世界天然铀资源、勘查及生产状况

国际铀价自2003年开始一路攀升,之后于2007年中旬开始下滑,受此影响,近期世界铀资源、勘查和生产发生了新的变化。在综合近几期＂红皮书＂和相关资料的基础上,介绍了近年世界铀资源和生产情况,分别介绍九大铀生产国的铀资源、勘查和生产活动。     

Constituting the space for decision making—Conflicting calculations in a dispute over fuel choice at a local heating plant

The paper focuses on the role of economic calculations in a dispute over the use of an alternative fuel at a heating plant. Our emphasis is on the spatial effects of the calculations: on the interplay between distanciated, standardised knowledge and local interpretations. Our conclusion is that the calculations were not only passive resources for argumentation but became performative during the public dispute over the heating plant. They affected the socio-material decision-making situation by homogenising and centralising heterogeneous elements and constituting relations between them in a novel way. The performance of the calculations affected the spatial formation of the object of decision making in the way that was not in the control of the human actors. The heating plant case helps to understand the intricate nature of governing economic activities: how calculations, as technologies of governing, connect to and reshape existing socio-material relationships.