中国石油大学等开发的天然气水合物生成与开发模拟实验技术获得成功

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国内天然气水合物相平衡研究进展

国内天然气水合物相平衡研究进展摘要：分析了目前国内天然气水合物相平衡领域的五大主要研究热点，认为含醇类和电解质体系中天然气水合物的相平衡是研究中最活跃的领域，而多孔介质中天然气水合物的相平衡研究是未来天然气水合物相平衡研究的热点和难点问题。

关键词：天然气；水合物；相平衡；替代能源Review of the Phase Equlibria on The Natura1 Gas Hydrate athomeAbstract: According to the literature investigation at home，the five main researeh hot spots for the phase equllibria are analysed.The phase equilibria in aqueous solutions containing electrolytes and/or alcohol is the most active in all the research fields.While the Phase equilibria in natura1 Porous media is one of the essential hot spots and difficult problems during the phase equllibria researeh in future.Key words: natural gas；hydrate；phase equilibria ；alternative energy1、前言天然气水合物具有能量密度高、分布广、规模大、埋藏浅、成藏物化条件优越等特点，是21世纪继常规石油和天然气能源之后最具开发潜力的清洁能源，在未来能源结构中具有重要的战略地位。

由于天然气水合物处于亚稳定状态，其相态转换的临界温度、压力和天然气水合物的组分直接制约着天然气水合物形成的最大深度和矿层厚度。

天然气水合物开采技术获进展

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［６１］李涛，壬宗秀华北上地壳构造单元划分［ｊ地学前缘（Ｊ．中
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［７１］吕大炜，李增学，刘海燕，等：晚ｉ代海平面变化及ＩＥ生其层序地层响应［］中【地质，２０，６５：１７１８Ｊ．０９３（）０９０６
个问题的探讨［］地质沦评，（１４（）３８—３２Ｊ．２），７４：８０９．［１１］张立勤，付市新，， —濮等一种占构造恢复力法探讨：以乌
马营构造为例［］矿物岩石，０５２（）９Ｊ２０，５２：３—９．８
（）３２：４～３８
动与油气成藏关系［ｊ『与天然气地质，０９０４：Ｊ．油２０，３（）
４９—４５６７
［３李大伟．构造运动与渤海湾盆地卜三系油气成藏［］石１］新第Ｊ．油与天然气地质，０４５２：７１４２０，２（）１０７［４１］祝彦贺，颜耀敏，英民，．碎屑岩与火 … 岩混积岩系层王等序地层学研究初探一以准噶尔盆地西北缘件木河组为例

天然气水合物岩石物理实验研究进展

徐卫平,丁拼搏,张峰,等．天然气水合物岩石物理实验研究进展[J．石油物探,２０２３６２６１０１６㊀Ｇ１０２９X U W e i p i n g ,D I N GP i n b o ,Z HA N GF e n g ,e t a l ．G a sh y d r a t e r o c k p h y s i c a l e x p e r i m e n t s :d e v e l o p m e n t s a n d p r o s p e c t s [J ]．G e o p h ys i Ｇc a l P r o s p e c t i n g fo rP e t r o l e u m ,２０２３,６２(６):１０１６㊀Ｇ１０２９收稿日期:２０２２Ｇ０９Ｇ０５.第一作者简介:徐卫平(１９９６ ),男,博士在读,主要研究方向为天然气水合物地层模拟与声学测试技术.E m a i l :１８２４６０３２５７＠q q ．c o m 通信作者:丁拼搏(１９８８ ),男,博士,副教授,主要研究方向为岩石物理㊁物理模型㊁多波与地震各向异性等.E m a i l :d i n g p i n b o ＠c u p．e d u ．c n 基金项目:中国石油天然气集团有限公司科学研究与技术开发项目(２０２１D J ３５０３)资助.T h i s r e s e a r c h i s f i n a n c i a l l y s u p p o r t e db y t h eR&DD e p a r t m e n t o fC h i n aN a t i o n a l P e t r o l e u m C o r p o r a t i o n (G r a n tN o ．２０２１D J ３５０３)．天然气水合物岩石物理实验研究进展徐卫平１,２,丁拼搏１,２,张㊀峰１,２,狄帮让１,２,蔡志光３,梅璐璐３(１．中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室,北京１０２２４９;２．中国石油大学(北京)C N P C 物探重点实验室,北京１０２２４９;３中国石油天然气集团公司东方地球物理勘探有限责任公司,河北涿州０７２７５１)摘要:天然气水合物是我国地质调查和资源勘查的重要矿体之一,勘探开发面临着诸多难题,如地震响应特征㊁力学和电学性质等需要开展深入研究.天然气水合物的赋存需要特定的温度和压力范围,环境温度和压力的变化可能会造成天然气水合物的分解,这在海洋环境和地质灾害等研究领域造成了诸多问题.天然气水合物地层的物性和岩石物理变化特征较复杂,在实验室开展天然气水合物测试分析是了解其岩石物理性质㊁获取岩石物理参数的一种有效手段.回顾了凝水成冰法㊁四氢呋喃(T H F )溶液法㊁过量水法㊁过量气法㊁温度法㊁冰粉混合法等实验室生成水合物的方法,总结了温度㊁气体压力㊁粒径㊁矿物成分㊁含水率㊁表面活性剂㊁含盐量㊁地层骨架等水合物生成实验的影响因素,介绍了水合物岩石物理实验研究中声学㊁力学㊁电学等方面的研究进展,展望了天然气水合物岩石物理实验未来的研究方向.关键词:天然气水合物;岩石物理;声波速度;声波衰减;力学强度;应力应变;电阻率;介电常数中图分类号:P ６３１文献标识码:A文章编号:１０００Ｇ１４４１(２０２３)０６Ｇ１０１６Ｇ１４D O I :１０．１２４３１/i s s n ．１０００Ｇ１４４１．２０２３．６２．０６．００２G a s h y d r a t e r o c k p h y s i c a l e x p e r i m e n t s :d e v e l o p m e n t s a n d p r o s pe c t s X U W e i p i n g １,２,D I N GP i n b o １,２,Z H A N GF e n g １,２,D IB a n g r a n g １,２,C A I Z h i g u a n g ３,M E IL u l u ３(１．S t a t eK e y L a b o r a t o r y o f P e t r o l e u m R e s o u r c e s a n dP r o s p e c t i n g ,C h i n aU n i v e r s i t y o f P e t r o l e u m (B e i j i n g ),B e i j i n g １０２２４９,C h i n a ;２．C N P C K e y L a b o r a t o r y o f G e o p h y s i c a lE x p l o r a t i o n ,C h i n aU n i v e r s i t y o f P e t r o l e u m (B e i j i n g ),B e i j i n g １０２２４９,C h i Ｇn a ;３B u r e a uo f G e o p h y s i c a lP r o s p e c t i n g IN C ．,C N P C ,Z h u o z h o u ０７２７５１,C h i n a )A b s t r a c t :G a s h y d r a t e s a r e a n i m p o r t a n t t y p e o fm i n e r a l r e s o u r c e s i n g e o l o g i c a n d r e s o u r c e s u r v e y s ,b u t t h e r e a r em a n y c h a l l e n ge s ,e ．g ．u n e s t a b l i s h e d s e i s m i c r e s p o n s e s a n dm e c h a n i c a l a n de l e c t r i c a l p r o p e r t i e s ,i nh y d r a t e e x p l o r a t i o na n dd e v e l o p m e n t ．W i t h o u t a p Ｇp r o p r i a t e a m b i e n t t e m p e r a t u r e s a n d p r e s s u r e sn e e d e df o rg a sh y d r a t e o c c u r r e n c e ,t h e s e s o li d c o m p o u n d sm a y d e c o m po s e a n d t h e n t r i g g e rm a r i n e e n v i r o n m e n t a l c h a n g e a n d g e o l o g i c h a z a r d s ．A n e f f e c t i v ew a y t o u n d e r s t a n d c o m p l i c a t e d r o c k p h y s i c s o f g a s h y d r a t e s i s l a b t e s t s ．W e r e v i e wt h e s y n t h e t i cm e t h o d s i n c l u d i n g c o o l i n g a n d i c i n g ,T H Fs o l u t i o n ,e x c e s sw a t e r ,e x c e s s g a s ,t e m pe r a t u r e ,a n d i c e p o w d e r b l e n d i n g a n d t h ef a c t o r s t h a tm a y i n f l u e n c e h y d r a t e s y n t h e s i s ,e ．g ．t e m p e r a t u r e ,g a s p r e s s u r e ,p a r t i c l e s i z e ,m i n e r a l c o m Ｇp o s i t i o n ,w a t e r c o n t e n t ,s u r f a c t a n t ,s a l t c o n t e n t ,a n d f o r m a t i o n s k e l e t o n ．W e a l s o d i s c u s s th e p r o g r e s si n a c o u s t i c s ,m e c h a n i c s ,a n d e Ｇl e c t r i c i t y r e l a t e d t oh y d r a t e r o c k p h y s i c a l e x p e r i m e n t s a n d f u t u r e e f f o r t s f o c u s i n g o n r o c k p h y s i c a l e x pe r i m e n t s ．K e yw o r d s :g a s h y d r a t e ,r o c k p h y s i c s ,a c o u s t i c v e l o c i t y ,a c o u s t i c a t t e n u a t i o n ,m e c h a n i c a l s t r e n g t h ,s t r e s s Ｇs t r a i n ,r e s i s t i v i t y ,d i e l e c t r i c c o n s t a n t ㊀㊀天然气水合物作为一种潜在的清洁能源受到广泛重视,研究天然气水合物的岩石物理性质,对水合物储量预测㊁环境改善等具有重要意义[１Ｇ２].天然气水合物主要分布在海洋㊁冻土等地带,由于孔隙度㊁饱和度㊁颗粒接触方式等不同,不同区域的水合物岩石物理性质差异较大(文如无特殊说明,水合物即指代天然气水合物).分析不同地区的水合物特征,研究其声学㊁力学㊁电学性质等变化情况,对于水合物勘探开发具有重要意义.在特定的高压㊁低温环境中,天然气分子与水分子形成了水合物[３Ｇ４],这种特殊的形成条件导致天然气水合物地层原位取样困难.在脱离了原有的温压条件后,取出的水合物地层样品会很快分解,给进一步实验测试分析带来了诸多困难.天然气水合物地层性质复杂,受岩性㊁物性等多种因素影响,一组样品往往具有多个不同的变量因素,导致实验测试结果具有多解性与不确定性.因此,在实验室中模拟天然气水合物的生成和分解过程是一种常用的研究手段.通过实验模拟,可以控制地层的孔隙度㊁矿物成分㊁粒径等参数以及水合物形成时的温度㊁压力㊁含盐量等因素,得到水合物在地层中生成时的岩石物理变化特征,为其野外勘探提供重要的实验基础.目前在化学㊁石油工程和地球物理等领域,开展了诸多关于水合物的实验研究.在岩石物理领域中,对水合物的研究目前主要集中在声学㊁力学和电学等方面,水合物模拟实验方法较多.本文总结了目前国内外水合物研究的实验方法,介绍了声学㊁力学和电学等方面的实验研究情况,阐述了在声波速度㊁应力应变特征和电阻率等方面的实验研究进展.１㊀水合物生成方法的工艺发展１．１㊀凝水成冰法早期水合物研究中,受实验条件的限制,并且因为冰与水合物在密度㊁弹性模量等方面具有相似的性质,故通常将冰作为水合物的替代物进行实验. W I N T E R S等[５]测试了实验室形成的纯冰样品,并与合成后的水合物样品进行了对比分析.顾轶东等[６]在高压反应釜中加入饱和水的松散砂,模拟疏松水合物地层,将温度降至冰点附近,使松散砂中的水逐渐结冰.邢兰昌等[７]为了测试水合物电声联测实验系统,将其应用于水结冰融冰的测试过程中,观察水结冰融冰的动态过程中声波㊁阻抗的变化情况,验证了系统的可用性.不过,冰和天然气水合物的形成方式㊁形成条件(温度㊁压力㊁气体等)㊁内部晶体结构方面存在很多差异,因此实验结果还需要进一步验证.１．２㊀四氢呋喃(T H F)溶液法四氢呋喃(t e t r a h y d r o f u r a n,T H F)溶液具有较好的水合性能[８],可以在温度４ħ以下的常压环境中形成T H F水合物,其力学强度㊁声学特征等与天然气水合物类似[９],主要用于力学方面的实验研究. T H F溶液能够与土体混合,模拟均匀分布的水合物沉积物,T H F水合物生成时饱和度更易观测与控制. T H F水合物为低饱和度时,T H F水合物为孔隙填充型,随着饱和度增加,逐渐变为胶结型[１０].天然气中主要成分是甲烷,因此大部分实验研究都是注入甲烷气与水反应,模拟天然气水合物的生成.T H F水合物是Ⅱ型结构,而天然气水合物是Ⅰ型结构,二者在化学性质上有一定区别[１１].由于T H F水合物分解时不会产生天然气,因此该方法不能用于水合物分解实验.１．３㊀过量水法与过量气法天然气和水的比例对水合物的生成有重要的影响,根据水和气的比例不同,研究方法通常可分为过量水法与过量气法.过量气法先在沉积物中注入定量的水,然后通入足量的甲烷气体,降低实验温度,在高压低温环境中形成天然气水合物[１２].实验结束时,孔隙中主要是水合物和甲烷气体.水合物主要在颗粒接触处形成,起到胶结作用(图１a).过量水法先在沉积物中通入定量的甲烷气体,然后注入足量的水,降低实验温度,在高压低温环境中形成天然气水合物,由于气体含量的限制,孔隙空间中存在过量的水,水合物主要悬浮在孔隙中[１１](图１b).由于毛细管效应,沉积物表面会形成大量的水合物,沉积物中也会存在一些结核或大块,这将极大地改变沉积物中流体的分布情况,从而对实验现象产生影响[１３],因此沉积物样品应尽量均匀.使用过量水法初次进行水合物实验容易在天然气入口和出口中形成水合物堵塞,限制样品额外生成水合物的能力,进行第二轮实验时,由于样品存在记忆效应,因此堵塞现象消失[１４].过量水法与过量气法形成水合物的过程中,由于水合物与颗粒的接触方式不同,地层弹性变化规律不同(图１).１．４㊀温度法水合物实验中,根据水合物形成过程中降温方式不同,提出了两种水合物生成方法:直接降温法和结７１０１第６期徐卫平等．天然气水合物岩石物理实验研究进展㊀㊀㊀㊀图１㊀水合物形成微观分布示意[１１]a过量气法;b过量水法冰升温法.进行水合物的生成实验时,通常采用大粒径松散砂,其具有一定的孔隙空间,通过降低实验温度,在满足水合物所需要的温度㊁压力等条件时,水合物缓慢生成[１５Ｇ１８].南海沉积物具有较细的粒径,会对水合物的形成起到抑制作用,使用直接降温法生成水合物具有一定的困难.胡高伟等[１９]将南海沉积物样品作为水合物地层骨架,采用结冰升温法向水合物模拟系统中通入甲烷气,并放置２４h使甲烷气溶解在孔隙水中(含盐度３．５％),温度降至－８ħ时将孔隙水冻成冰,随后将温度控制至２ħ化冰,形成水合物.针对不同沉积物粒径选择合适的实验方法,对水合物实验研究具有重要的作用.１．５㊀冰粉混合法由水合物相平衡曲线可知,在高压环境下水合物在冰点以上便可形成,因此很多水合物实验均是在２~６ħ的条件下进行.在含有天然气水合物的冻土地区,温度常年在０ħ以下,水以冰的状态与甲烷气反应形成天然气水合物.因此一些学者在０ħ以下,将冰粉与多孔介质(石英砂等)混合,然后注入天然气进行水合物实验[２０],称为冰粉混合法[２１].采用该方法可以制备孔隙填充型水合物[２２]和裂缝填充型水合物[１６].由于实验温度低(０ħ以下),且冰粉的比表面积较大,与天然气接触面积大,因此冰粉混合法的水合物生成速率较快[２３].当压力增大时,实验反应速率会增加,但是冰粉转化率并不会提高;当温度升高时,反应速率与冰粉转化率均会提高[２４].此外,液态乙醇也能够提高水合物的转化率[２５].由水合物相平衡曲线及水合物地层的实际情况可知,冻土地区温度在０ħ以下,但海域水合物形成温度通常在０ħ以上,因此该方法更适用于模拟陆域水合物地层.２㊀天然气水合物模拟实验影响因素２．１㊀温度温度是甲烷水合物生成过程的主要驱动力,影响水合物实验的速度㊁电学性质等.天然气水合物的形成需要温度(T)与压力(P)符合的相平衡条件(图２)[２６],温度越低,甲烷水合物生成时需要的压力越小,当温度和压力值位于相平衡曲线之上时,即可生成水合物.由于地温梯度的影响,因而造成不同深度地层的温度存在差异.水合物形成有气液溶解㊁核化㊁生长㊁稳定４个阶段.温度越高,水合物成核的诱导时间越长,越难形成水合物[２７Ｇ２８].温度不只影响水合物的形成,还影响其电学性质.L I U等[２９]发现温度会使带电离子溶解度㊁迁移速率发生变化,从而影响溶液的电阻率变化情况.２．２㊀气体压力气体压力是水合物生成和分解的重要影响因素㊀㊀㊀㊀图２㊀水合物相平衡曲线[２６]８１０１石㊀油㊀物㊀探第６２卷之一.实验中经常使用气体压力监测水合物的形成,气体压力大幅度降低,表明水合物正在生成,随着时间的推移,气体压力逐渐趋于稳定,说明水合物已完全生成.吴海浩等[２７]研究了相同含水率㊁不同气体压力条件下水合物的生成速度,实验初始气体压力越大,天然气溶解度也越大,水合物生成速率就越快.水合物开采研究中,时常造成孔隙中气体压力降低,破坏了相平衡条件,从而使水合物分解[３０].２．３㊀粒径粒径在水合物生成和分解过程具有重要影响.沉积物颗粒粒径会影响孔隙的变化,从而影响水合物的形成环境[３１].颗粒粒径与水合物生成速率具有相关性:粒径减小时,气液分布均匀性增加,气液接触面积增大,水合物生成速率增加;粒径增大时,气液分布均匀性降低,气液接触面积减少,水合物生成速率降低[３２Ｇ３３].粒径大小在水合物分解过程中起着关键作用,水合物在细砂中分解会导致颗粒表面水层的形成,减缓分解速度;水合物在粗砂中分解速度和程度更高[３４].２．４㊀矿物成分南海水合物地层中富含粘土矿物,因此很多学者会将粘土与石英砂混合进行水合物生成实验.矿物成分不同的地层在水合物生成过程中实验结果差异较大.李风光[１３]在松散砂中加入质量百分数为３７％的粘土后,水合物声波速度明显降低.在实验初期(如３０h前),粘土会促进水合物生成,但也会抑制水合物整体实验的生长动力[３５].利用含高岭石的沉积物进行水合物生成实验时,诱导时间比含蒙脱石的沉积物更短,但对水合物生成的抑制作用更强[３６]. S A HO O等[１５]采用B e r e a砂充填天然气并降温,得到了饱和度与声波速度的关系.当水合物饱和度为０时,速度约为３０４０m/s;当饱和度为１０％时,速度约为４０６０m/s;当饱和度为２０％时,速度约为４２９０m/s.胡高伟等[１９]使用与B e r e a砂不同的南海沉积物样品进行同样的实验,所得到的声波速度相差较大.当饱和度为０时,速度约为１５１０m/s;当饱和度为１０％时,速度约为１７５０m/s;当饱和度为２０％时,速度约为１９００m/s.相同饱和度下,实验的声波速度相差约２３００m/s.上述实验结果表明,不同类型的矿物成分对水合物样品声波速度具有重要影响.２．５㊀含水率含水率对水合物饱和度及生成速率也有影响.吴海浩等[２７]进行了相同初始压力㊁低含水率(１５％~３０％)条件下的水合物生成实验,发现含水率越高,形成水合物的诱导期越长(诱导期指水合物晶体总体积增长到可探测的水合物相时所需的时间),但是水合物形成后,含水率越大的样品耗气量越大,水合物生成速率也有所增加.含水率２０％样品的水合物生成速率约为含水率１５％样品的１．３倍,含水率３０％样品的水合物生成速率约为含水率１５％样品的２．８倍.高含水率(６０％~８０％)条件下,随着含水率的增加,诱导时间降低,水合物含量增加[３７].因此,采用适当的含水率,可以有效调节水合物的形成时间,控制水合物的生成速率.２．６㊀表面活性剂表面活性剂溶解在水中,会在水面富集并形成定向排列,降低水的表面张力,显著提高水合物的生成速率[３８Ｇ３９],改变水合物层的形貌㊁增加储气能力[４０]. Y O S L I M等[４１]研究了十二烷基硫酸钠(S D S)㊁十四烷基硫酸钠(S T S)和十六烷基硫酸钠(S H S)对水合物形成的影响,发现３种表面活性剂在水合物生成速度㊁气体消耗方面没有明显区别.在表面活性剂S D S的影响下,水合物层气体的消耗量约为纯水中气体消耗量的１４倍,这是由于多孔水合物的形成增强了水气接触.王恺钊[４２]分析认为,S D S活性剂在１０００m g/k g 时的诱导期最短,生成速率最快.由前人的实验结果可以看出,表面活性剂能够显著提高实验速度,不同浓度的表面活性剂对实验速度的影响不同.２．７㊀含盐量海水中含有多种离子(N a＋㊁K＋㊁C a＋㊁C l－等),其中以N a C l为主.G AM B E L L I等[４３]对不同深度处取样的水合物沉积物进行了分析,显示１k g水中约含有４．７％的N a C l.宋立群等[４４]研究发现,N a C l浓度对水合物生成温度的影响较大,当N a C l浓度从１０％增加到２０％时,水合物生成温度大大降低.含盐量对水合物电阻率也存在一定的影响,随着含盐量的增大,电阻率逐渐降低[１３].含盐量增加会导致水合物平衡状态向高压㊁低温转变,因为水更容易被盐离子吸引,造成水分子之间氢键数量减少[４５],溶解的盐越多,导致相平衡曲线移动越大.因此模拟海洋中含盐环境,可以使水合物实验结果更准确.２．８㊀地层骨架天然气水合物主要存在于海域和冻土地带.海域与冻土地带地层结构不同.海域具有松散和固结９１０１第６期徐卫平等．天然气水合物岩石物理实验研究进展两种地层,赋存在海底浅层中的水合物周围地层较为疏松,但由于地层孔隙多被水合物充填,因此具有相对稳定的地质结构.冻土地带多为固结地层,孔隙度一般小于３５％.不同结构的地层,水合物模拟实验结果也存在较大的差异.松散样品包括两种:天然地层样品和松散砂样品.天然样品是取自水合物地层的松散沉积物,由于失去了原有的温压条件,水合物温度㊁压力相平衡被破坏,导致天然气水合物分解.在实验室中对松散沉积物重新注入天然气并降低温度,利用生成水合物模拟原先的原位地层[５,１６,１９].采用天然地层松散沉积物,可以更好地模拟实际天然气水合物地层的环境,但是松散沉积物声波测试信号较弱,信号拾取困难.可以使用不同粒径的石英砂[６,１７]㊁玻璃微珠[４６]等模拟松散砂样品,注入天然气并降温,进行水合物生成实验.该方法较为方便,是一种常用的方法.使用固结样品进行水合物实验时,可以模拟冻土水合物地层.固结地层骨架也包括两种:天然样品和人工样品.天然样品使用自然界中已有的岩石作为水合物地层骨架(如B e r e a砂岩)[１５],模拟水合物生成.人工样品可以控制样品矿物成分㊁孔隙度等参数,得到符合实验需求的样品.人工样品的制作方法有烧结法㊁胶结法等[４７].石英砂与环氧树脂胶结是常用的人工样品制作材料[４６],为了与实际地层物性参数更相近,会在其中加入膨润土等材料[４８],也可使用莫来石进行烧结[４９].在固结样品中,由于岩石骨架已稳定,生成的水合物可以充填在样品孔隙之中,或者赋存在裂缝之中.L I U等[１８]使用不同粒径的石英㊁长石和高岭石等高温烧结得到含硬币状定向裂缝的岩心,而后进行水合物实验,分析了水合物饱和度对各向异性的影响.松散样品与固结样品在水合物模拟方面各有优势.松散海洋沉积物样品在矿物成分㊁粒径等方面与实际水合物地层相符,但是沉积物粒径较细,可能制约水合物的生成,因此在实验室中需要采用结冰升温法才能生成水合物,声波信号拾取相对困难.松散砂样品模拟地层骨架,声波特征相对清晰,水合物可作为地层骨架的一部分,为承载型分布.固结样品可用于模拟结构稳定的海域水合物地层及冻土水合物地层,水合物既可以充填在孔隙或裂缝中,为非承载型分布;也可以作为地层骨架一部分,为承载型分布.根据实际地层选择合适的样品作为地层骨架,模拟水合物生成,可以得到更准确的实验数据.３㊀水合物岩石物理实验研究３．１㊀声学方面水合物会引起地层的声学特征变化,地震勘探是水合物勘探和资源评价的重要手段之一.在实验室中开展水合物声学特征研究,可为水合物地层的地震勘探提供重要参考.３．１．１㊀声波速度在地震剖面上,速度是一个重要的参数,可以根据地震速度变化来预测水合物地层以及估算水合物饱和度.测量得到的天然气水合物的物理性质与冰相接近,天然气水合物的纵波速度为３６５０ʃ５０m/s,横波速度为１８９０ʃ３０m/s[５０].由于水合物的声波速度与冰类似,因此一些实验中会使用冰代替水合物进行研究.需要指出的是,水合物是在一定的温压条件下形成的,用冰替代水合物开展实验研究,忽略了压力和温度对天然气水合物的作用.一些学者使用松散样品进行水合物实验,并采用石英砂㊁玻璃微珠作为材料,通过施加压力㊁调整粒径等方式,使其与实际地层性质相符,测试得到声波速度随水合物饱和度的变化关系[１７,５１Ｇ５２]:随着水合物饱和度的增大,声波速度逐渐增大.由前人的研究可知,饱和度与水合物微观分布具有良好的对应关系[１７].从图３可以看出,在低饱和度时,水合物主要以胶结模式存在,导致声波速度显著增加;随着饱和度的增加,水合物主要以悬浮模式存在,声波速度增长放缓;在饱和度为６０％以上时,水合物又以胶结模式为主导,声波速度快速增加.R E N等[５３]开展了均匀与非均匀分布沉积物中水合物生成实验,其中实验１采用了均匀分布沉积物,另外４组实验采用了非均匀分布沉积物,由图４可以看出,相同水合物饱和度下,均匀分布沉积物的纵波速度大于非均匀分布沉积物的纵波速度.沉积物粒径对声波速度影响较大, W I N T E R S等[５４]对多组不同粒径沉积物进行水合物生成实验,发现含水合物的细粒沉积物的声波速度低于粗粒沉积物的声波速度.考虑到实际水合物地层受到压力作用,为了模拟不同压力下样品中水合物的影响,S A HO O等[５５]使用三轴加压实验设备进行水合物实验.该设备可以对样品施加围压,既能够模拟水合物地层受到的压力０２０１石㊀油㊀物㊀探第６２卷㊀㊀㊀㊀图３㊀水合物生成过程中声波速度对应水合物微观分布状态[１７]图４㊀纵波速度随水合物饱和度变化情况[５３]场,又能够改善实验的耦合条件,提高声波信号强度.需要说明的是,该实验使用的固结样品声波速度较大,施加围压之后,测试得到的速度远大于实际地层的速度.为了使水合物实验样品在矿物成分上更接近实际地层条件,一些学者也使用取自实际地层的样品进行实验.W I N T E R S 等[５]使用了从M a l l i k２L Ｇ３８井中取出的野外天然气水合物地层骨架样品,通入天然气进行水合物生成实验,随着饱和度增大,声波速度逐渐增大.胡高伟等[１９]使用取自南海神狐海域水深１５５４m 处的天然沉积样品,采用结冰升温法促进天然气水合物生成,结果显示水合物声波随饱和度增大而增大,这与W I N T E R S 等[５]实验结果类似,上述实验结果说明不同地区的实际地层样品对水合物实验结果影响不大.使用松散样品㊁固结样品㊁海底沉积物３类样品所得到的声波速度变化趋势是相近的,三者均随着水合物饱和度增大而增大.但是初始速度以及最后水合物生成完全时样品的速度差距较大,这是由于样品本身声波特性不同所导致的结果.利用实验得到声波速度与饱和度的对应关系以及在地震剖面提取声波速度信息,估算实际地层的饱和度,可以为划分储层中水合物分布提供依据.３．１．２㊀声波衰减地震波在水合物地层中传播时存在明显的衰减现象.美国布莱克海台[５６]㊁加拿大M a l l i k 冻土带㊁日本南海海槽[５７]等地区均发现在地震剖面B S R 位置存在低地震振幅或反射空白带,目前普遍认为该空白带与声波衰减具有相关性.在实验室中,不同方法生成得到的水合物均表现出不同程度的衰减现象.在利用过量水法生成水合物的实验中,声波振幅先减小后增大,而在利用过量气法生成水合物的实验中,声波振幅先增大并逐渐趋于稳定.冰㊁T H F 水合物㊁混合天然气水合物三者的密度依次降低,衰减也依次降低[５８].声波衰减随饱和度的变化关系目前尚未完全明确.G U E R I N 等[５９]首次定量分析了声波衰减幅度与饱和度的关系,发现声波衰减与水合物饱和度线性相关,随着饱和度的增大,纵横波衰减都线性增加,相同饱和度下,纵波衰减弱于横波衰减.不过,一些研究中发现水合物的存在降低了声波衰减幅度[６０],也有实验表明水合物的存在导致峰值衰减增加.固结岩石与松散沉积物的衰减情况区别明显[６１].P R I E S T 等[６２]使用低频设备研究了L e i gh t o nB u z z a r d 砂岩中水合物衰减情况,实验结果表明水合物饱和度在０~８％的范围内,衰减幅度迅速增大;饱和度大于８％时,衰减幅度逐渐减小,随后趋于平稳.S A H O O 等[１５]使用高频设备进行水合物衰减研究(图５),在低饱和度时水合物衰减符合气泡谐振理论,衰减随饱和度的增大而增大,当饱和度在２０％以上时,衰减符合微观尺度喷射流与气泡谐振理论,随着饱和度增大,衰减呈降低趋势.图５中插入的图A 和图B是猜测的水合物微观分布情况.需要指出的是,除了１２０１第６期徐卫平等．天然气水合物岩石物理实验研究进展。

天然气水合物开采技术研究进展

天然气水合物开采技术研究进展天然气水合物是指天然气和水分子在高压、低温下形成的结晶体，是天然气的一种新形式。

天然气水合物的丰富储量和广泛分布，在能源领域具有非常重要的战略意义。

目前，天然气水合物开采技术研究已经取得了一些进展，本文将从四个方面进行分析。

一、天然气水合物开采技术研究现状天然气水合物开采技术一直是石油天然气领域的研究焦点，当前主要包括以下方面：1、水合物钻探技术：研究水合物在钻探过程中的动力学行为和物理性质，并开发出适合于水合物探测的传感器、仪器等设备。

2、水合物开采技术：通过人工或自然措施改变温度、压力、浓度等环境因素，使水合物分解，达到开采目的。

3、水合物输送技术：在水合物开采后，需要将天然气输送到加工厂进行加工处理，目前研究正在进行中。

4、水合物加工技术：水合物加工技术是将开采的水合物转换成生产能用的商品气体，主要涉及水合物裂解、去除杂质、压缩储存等方面。

二、天然气水合物开采技术研究现状目前，世界各国均在加速水合物开采技术的探索，例如日本在2013年成功进行了深层水合物开采实验，韩国也在2016年成功进行了大规模天然气水合物探测试验。

而我国则于2017年成功进行了天然气水合物试采。

在这些实践中，研究者们不断探索优化开采技术，提高开采效率。

1、温度管理技术天然气水合物开采需要在压力较高的环境下进行，为使水合物分解，需要通过温度管理技术来控制水合物的热解温度。

目前，研究者们主要通过水淬、电热、压缩利用等方法来达到控制温度的目的。

2、压裂技术在水合物开采过程中，如果仅仅靠温度变化来改变水合物体积、压力，开采效率较低。

因此，需要依托压裂技术，通过向水合物区域注入压缩空气、水等物质来达到改变水合物体积的目的。

3、高效减阻剂技术在输送天然气的过程中，水合物会因发生极性相互作用而粘附在输送管道及設备表面，严重影响输送效率。

高效减阻剂技术可将水合物与管道表面分离，提高天然气输送效率。

三、天然气水合物开采技术成果目前，天然气水合物开采的有效储量还未被准确评估。

天然气水合物形成与生长影响因素综述

2016年第35卷第1期CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS ·57·化工进展天然气水合物形成与生长影响因素综述丁麟，史博会，吕晓方，柳扬，宫敬（中国石油大学(北京)油气管道输送安全国家重点实验室，北京 102249）摘要：天然气水合物（NGH）是水分子和天然气分子形成的一种复杂的笼型晶体，其在油气管道输送、天然气储存和制冷等行业中都具有重要的研究意义和利用价值，但天然气水合物的形成是一个多组分、多阶段的复杂过程，不同因素对于天然气水合物形成和生长的影响尚有待明确。

本文介绍了天然气水合物形成的物理过程以及水合物成核的3种机理假说；详细梳理了基质两亲性、添加剂、多孔介质环境和杂质、液体组成、温度压力以及流动条件等因素对于天然气水合物形成和生长的影响，并对其作了简要分析。

同时指出，原油组成对于水合物抑制效果的定量化、蜡晶结构对于水合物形成过程中传质和传热的影响以及微观化的动力学抑制剂抑制机理等都是水合物相关研究中需要进一步深入探究和明确的问题。

关键词：天然气水合物；物理过程；形成；生长；影响因素中图分类号：TE 65 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2016）01–0057–08DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2016.01.008Review of influence factors of natural gas hydrate formation and growth DING Lin，SHI Bohui，LÜ Xiaofang，LIU Yang，GONG Jing（State Key Laboratory of Pipeline Safety，China University of Petroleum(Beijing)，Beijing 102249，China）Abstract：Natural gas hydrate is a kind of complex clathrate crystal formed by water and natural gas molecules，which has an important significance for research and utilization in industries of oil/gas pipeline transportation，natural gas storage and refrigeration. While the formation and growth of natural gas hydrate is a complex process involving multi-components and multistages，and the influence of different factors on hydrate formation and growth still needs to be understood. This paper introduces the physical process of natural gas formation and three hypotheses of natural gas nucleation. Then，the influences of substrate amphipathy，additives，porous media environment and impurities，liquid composition，temperature，pressure and flow conditions on hydrate formation and growth are discussed.At last，this paper points out that quantification of inhibition of hydrate caused by different crude oil compositions，influence of wax on mass transfer and heat transfer during hydrate growth，and a microscopic mechanism of kinetic hydrate inhibition should be further studied in the future.Key words：natural gas hydrate; physical process; formation; growth; influence factor天然气水合物是天然气分子和水分子按一定比例形成的复杂的笼型晶体结构，水分子通过氢键连接形成水笼，而气体分子作为客体分子被包裹在笼型内部[1]。

天然气水合物

天然气水合物开发现状及研究进展天然气水合物（NGH），也称气体水合物，是由天然气与水分子在高压（＞10MPa）和低温（0～10℃）条件下合成的一种固态结晶物质。

因天然气水合物中80%～90%的成分是甲烷，故也称甲烷水合物。

天然气水合物多呈白色或浅灰色晶体，外貌类似冰雪，可以象酒精块一样被点燃，所以，也有人叫它“可燃冰”。

一、天然气水合物的形成条件及分布天然气水合物的形成有三个基本条件，缺一不可。

首先温度不能太高；第二压力要足够大，但不需太大；0℃时，30个大气压以上就可生成；第三，地底要有气源。

天然气水合物受其特殊的性质和形成时所需条件的限制，只分布于特定的地理位置和地质构造单元内。

一般来说，除在高纬度地区出现的与永久冻土带相关的天然气水合物之外，在海底发现的天然气水合物通常存在于水深300～500m以下(由温度决定)，主要附存于陆坡、岛屿和盆地的表层沉积物或沉积岩中，也可以散布于洋底以颗粒状出现。

这些地点的压力和温度条件使天然气水合物的结构保持稳定。

深海钻探发现，天然气水合物以冰状或更多地以水合物胶结的火山灰和细砂产出,其时代为晚中新世—晚上新世。

天然气水合物与火山灰或火山砂共存,暗示了其形成与火山喷发有某种联系。

天然气水合物形成于低温高压条件下,分布限于极地地区,深海地区及深水湖泊中。

在极地地区天然气水合物通常与大陆和大陆架上的永冻沉积物有关；在海洋里，天然气水合物主要分布于外大陆边缘和洋岛的周围，水深超过大约300 m。

天然气水合物的稳定温度为1～21.1℃,分布的最大下限深度不超过海底下2000m[2]。

深海钻探已经表明天然气水合物既可以产于被动大陆边缘,也可产于活动大陆边缘。

但大多数天然气水合物样品来自于活动边缘[2]。

据估计，陆地上20.7%和大洋底90%的地区，具有形成天然气水合物的有利条件。

绝大部分的天然气水合物分布在海洋里，其资源量是陆地上的100倍以上。

在标准状况下，一单位体积的天然气水合物分解可产生164单位体积的甲烷气体，因而是一种重要的潜在未来资源。

天然气水合物合成及降压开采实验研究

天然气水合物合成及降压开采实验研究Experimental Studies for Formation and Decomposition by Depressurization of Natural Gas Hydrate【摘要】天然气水合物作为潜力巨大的优质、洁净替代能源,其合成和降压开采的研究具有重要的理论和实践意义。

本论文综合运用分析、实验和计算等方式,系统研究了多孔介质中天然气水合物储层的渗透率与水合物饱和度的关系,分析了多孔介质中水合物合成和降压开采的规律。

在参考其他学者文献的基础上,进行了多组多孔介质中水合物的合成实验。

通过改变注入气水总量、注入气量和注入水量三种方式来改变水合物在多孔介质中合成的初始压力,分析初始压力对多孔介质中水合物合成的影响,初始压力越高、气体越充足的条件下,水合物合成量越大,合成完成所需要的时间越长。

通过改变每次实验的环境温度,分析了温度对多孔介质中水合物合成量和合成速率的影响,实验数据表明,在实验温度范围内,温度越低,水合物合成量越大,所需要的时间也较长。

在大粒径的陶粒和小粒径的石英砂两种介质进行了水合物合成实验,经计算分析得到,粒径较小时,合成过程较慢,合成速率变化有多个波峰,水合物有几次剧烈合成过程,粒径较大时,合成过程较快,合成速率变化有一个波峰,有一次剧烈合成过程。

用本实验中得到的数据拟合了前人的水合物藏渗透率与水合物饱和度间的关系式,验证了这些关系式的有效性,同时... 更多【Abstract】As a greatly potential alternative energy resource, natural gas hydrate (NGH) is of high quality and burns clean. The studies about the formation and decomposition technologies of NGH have great significance in view of theory and practice. Through experiments, analysis and calculation technology, the relationship between permeability and NGH saturation, the law of formation in porous medium, and decomposition of NGH by depressurization in porous medium were discussed in this paper.On the base of... 更多【关键词】天然气水合物；合成；渗透率；降压开采；【Key words】Natural Gas Hydrate；formation；permeability；decomposition by depressurization【作者基本信息】中国石油大学，油气田开发工程，2009，硕士【网络出版投稿人】中国石油大学【网络出版年期】2010年03期【分类号】P744.4。

能源管理师定义与简介

能源管理师——定义与简介中文名称：能源管理师英文名称：Certified Energy Manager，简称CEM定义：从事企业能源管理工作的，既包含对国家，政府及相关部门的能源的开发，生产和花费，合理利用的全过程进行计划、组织、协调，指挥，控制的社会职能（出自亨利 .法约尔《工业管理和一般管理》）的能源宏观管理；又包含对企业的能源供应与花费和办理的全过程进行管理的能源微观管理的负责人，是企业科技管理人材的重要构成部分。

提出背景：能源管理师由美国能源工程师协会(Association of Energy Engineers，简称AEE)在 1981 年引入美国，为企业及其余用能单位学习外国先进的能源管理经验供应一条便利之路；培育“能源管理师”贮备力量，最大限度地优化企业的能效成就，我国为深入贯彻《中华人民共和国节约能源法》，成立能源管理师岗位；落实国务院《“十二五”节能减排综合性工作方案》的通知（国发〔2011〕26号）精神，及《合同能源管理财政奖励资本管理暂行方法》中规定的关于申请财政奖励资本的节能服务企业须拥有般配的合同能源管理人材等相关内容推行能源审计制度，展开能效水平对标活动，成立健全企业能源管理系统，扩大能源管理师试点的要求。

综合总结日本、美国、欧洲能源管理先进经验，培育合适中国国情的“高级能源管理师”。

就业状况：能源紧张引起能源管理专业人材严重紧缺，就业远景广阔。

可以在国内外大中型能源企业中工作。

工作职能：采纳科学的能源管理原理和方法对能源使用过程中的采买、储蓄、变换、使用等各个环节进行计划、管理、生产、技术、设备、供应、资本、人员、计量、统计、监测、定额、核算、奖罚等方面的技术性管理工作。

基本技术与素质：1、认识国内外能源市场状况、能源政策法例、能源概论；2、认识最新能源管理系统；3、掌握标准节能，综合能耗、节能量计算、能耗限额等国家标准；4、掌握技术节能，基础、共性、通用、重点节能技术基本源理；5、认识能量均衡、能源审计、节能评估、能源计量、能源统计等重点内容；6、认识节能的基本源理与节能新系统；可以制作节能方案并进行挑选；具备节能技术经济议论能力7.节能相关的节能、标准、技术、产品认证和产品能效标准；8、认识节能评估和审察依照的最新法律法例、节能评估和审察的主要内容和方法；9、认识节能评估和审察的详尽操作流程、编写节能评估报告如何对标解析；10、认识企业能源管理的政策、法例及标准；11、能源审计原理与实行方法；企业能源审计的原理、标准和方法；12、认识能源审计程序、审计重点；能源审计可行性重点、方案实行、审计报告编写；企业能源统计与能源计量学科优势：从学校的整体格局来看，中国石油大学（北京）已经形成石油特点鲜亮、以工为主、多学科协调发展的学科格局，且石油石化学科研究领域优势突出，特别规油气、新能源等新兴研究领域也在快速发展，这既是我校创立能源经济专业的重要基础和前提条件，也是一定嫁接到我校能源经济专业的优势部分，形成其余高校不具备的优势；从工商管理学院的已有科研和教课基础来看，学院在能源特别是石油政策、石油经济、石油项目管理、石油系统建模、石油金融等方面已经形成了很好的科研和教课成果，很多成就本源于并运用在石油行业的工业实践，与石油行业联系特别亲近，也为石油行业培育了大批人材，作为经济专业，与能源特别是石油工业实践亲近联系是我校创立能源经济专业的又一优势之一。

天然气的水合物生成预测与节流过程数值模拟

中国石油大学（华东）硕士学位论文天然气的水合物生成预测与节流过程数值模拟姓名：***申请学位级别：硕士专业：热能工程指导教师：***20060401中国石油大学（华东）硕士论文第１章绪论在它们中间有８个空腔，包括２个小空腔和６个大空腔。

小空腔是正五边形构成的十二面体，形状近似于球形，由２０个水分子在离空腔中心Ｏ．４２ｎｍ处围绕而成。

考虑到水分子的尺寸（ｒ为０．１３ｎｍ），可供气体分子进入空腔的半径只有Ｏ．２９ｎｍ，这些小空腔只能容纳分子直径小于Ｏ．５８ｎｍ的组分进入。

６个大空腔的配位数是２４，每一个大空腔都由２个对置的六边形和在它们中间排列的１２个五边形构成。

大空腔是略为压扁的四面体，形状更近似于椭球体。

由于２４个水分子中有８个距离空腔中心的距离为Ｏ．３７ｒｉｍ，还有８个距离空腔中心距离为Ｏ．４８ｒｉｍ，剩下的８个距离空腔中心为０．５２ｒｉｍ。

这些水分子距空腔中心的平均距离为Ｏ．４６ｒｉｍ。

考虑到水分子的半径，可供气体分子进入的空腔的平均内径为０．６６ｎｍ，也即这种结构的空腔只能容纳直径小于Ｏ．６６ｒｉｍ的分子进入。

结构Ｉ型的空腔形式如图１．２所示：图１．２Ｉ型结构空腔形式当Ｉ型结构水合物中所有的空腔都被占满时，其理想化学式为８Ｘ·４６Ｈ２０或Ｘ·５．７５Ｈ２０，这里ｘ代表形成水合物的分子。

此时，两个气体分子占据十二面体的小空腔，而六个分子占据另外的大空腔。

如果气体分子的直径大于小空腔的平均直径，则只有大空腔能被气体填充，这时水合物的化学式为ｆｉｘ·４６Ｈ２０或Ｘ·７．６７１４２０。

对于气体混合物来说，体系中分别包含有分子直径大于和小于临界空腔直径的组分，所以当其生成水合物时，可以生成混合水合物，组成的化学式为６）（·２Ｙ·４硼２０。

Ⅱ型结构的气体水合物为菱形晶体结构，除可容纳ＣＨ．、Ｃ：Ｈ。

、Ｎ：、ＣＯ，等小分子外，晶体结构中较大的“笼子”还可以容纳丙烷、异丁烷等烃类分子，在自然界的分布仅次于结构Ｉ型。

利用高能气体压裂技术开采天然气水合物可行性分析

第11卷第3期重庆科技学院学报（自然科学版）2009年6月收稿日期：2008-12-19作者简介：祝道平（1982-），男，湖北广水人，中国石油大学在读硕士研究生，研究方向为油气藏工程以及油气藏数值模拟。

20世纪30年代,俄罗斯远东地区的天然气输送管道遇到了堵塞问题,研究表明这是由自然条件下形成的天然气水合物造成的。

据此,前苏联学者预测自然界存在天然气水合物,并于60年代在北极圈附近通过探测证实其大量赋存,引起了有关国家和学者的极大重视[1]。

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（石油、天然气和煤）含碳量总和的两倍[2，3]，开发天然气水合物对缓解人类面临的能源枯竭危机具有举足轻重的作用[4]。

为了进行天然气水合物的调查和研究,美国、日本、俄罗斯、英国、德国、印度等国家相继投入巨资进行勘测,取得了丰硕的研究成果,并掀起了天然气水合物研究热潮。

日本与美国分别计划于2015年和2016年实现天然气水合物的商业性开采[5]。

我国已经从最初的跟踪国际进展发展到目前的自主创新[6，8]，于2007年5月成功的在南海取得了天然气水合物岩心样品，成为世界上第四个取得水合物样品的国家。

1天然气水合物的开采方法天然气水合物的开发思路是首先考虑如何使蕴藏在沉积物中的天然气水合物分解,然后再将天然气采至地面[9]。

目前提出的各种方法也主要是集中在升高温度、降低压力等打破水和物相平衡的措施，从而使水合物分解释放出气体。

天然气水合物的开采目前还只处于实验与探讨阶段。

对天然气水合物藏进行大规模商业开采,还有待于开采理论的进一步完善与开采技术的提高。

此外,还要解决开采所面临的环境问题[10]。

试采研究是天然气水合物走向商业开采的关键环节。

已进行的试采研究集中于陆上冻土区,与海域环境相比,冻土区的天然气水合物赋存于较低的温压条件下,在开采工艺与作业施工方面都更适于开采研究。

我国青藏高原等地的多年冻土层具有天然气水合物成藏条件,应积极加强冻土区天然气水合物的勘探,掌握天然气水合物的分布规律、赋存状态、资源潜量等相关信息,为实施我国天然气水合物试采研究创造条件[10]。

矿产勘查中的天然气水合物勘查考核试卷

5.天然气水合物的分解会释放出大量的甲烷气体，对环境造成严重影响。（）
6.我国在天然气水合物的勘查与开采技术方面已经达到了国际先进水平。（）
7.天然气水合物的开采成本高于传统的石油和天然气开采。（）
8.深海钻探是天然气水合物勘查中的一种原位观测技术。（）
9.天然气水合物的勘查与开采对海洋生态环境的影响可以忽略不计。（）
A.储量估算
B.储层特征分析
C.开采技术评价
D.经济性评估
14.以下哪些因素可能影响天然气水合物的开采经济性？（）
A.资源量
B.开采成本
C.市场价格
D.环境影响
15.天然气水合物的勘查与开采可能对以下哪些领域产生影响？（）
A.能源安全
B.环境保护
C.经济发展
D.地缘政治
16.以下哪些技术可以用于天然气水合物的环境风险评估？（）
矿产勘查中的天然气水合物勘查考核试卷
考生姓名：__________答题日期：__________得分：__________判卷人：__________
一、单项选择题（本题共20小题，每小题1分，共20分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
1.天然气水合物的主要成分是：（）
A.甲烷
B.氧气
C.渤海海域
D.西藏高原
11.天然气水合物勘查中，以下哪个环节风险最高？（）
A.钻探
B.勘探
C.开采
D.储运
12.下列哪种技术主要用于天然气水合物勘查中的环境监测？（)
A.遥感技术
B.声学技术
C.地球化学技术
D.生物技术
13.天然气水合物在地球上的分布主要受以下哪个因素影响？（）
A.温度
B.压力

我国海域天然气水合物调查获四大成果

６
行业资讯
第１卷第２２期
发现巨厚中生代地层，给深水海域油气资源调查带来新的希望，并有效地引领了商业性勘探的跟进。 “ 十一五” 间，期广州海地局共承担国家“ ６ ” ８３计
划课题１项，５几项深海勘探技术已取得突破性进
机及配套设备的研究，括２０ｍ全液压动力头岩包００
心钻机、配套泥浆泵、高精度钻探参数检测系统、钻
井液固控系统、孔用绳索取心钻杆、索取心液深绳
动潜孔锤钻具、提钻换钻头钻具以及长寿命金不刚石钻头，成了２０ｍ岩心钻探设备、具配套完００器
钻进技术、螺杆钻＋液动锤＋绳索取心三合一钻具、
ＫＺ型ＣＳＣＤ专用扩孔钻头、型金刚石钻头在内新
集成研究和应用示范，志着我国２０ｍ地质岩标００
心钻探技术体系已基本形成，高了我国地质钻提探技术整体水平；发出陆地、海和滩涂地质调开浅查取样钻探技术和装备，特殊景观地区实施地为质填图、探采样和土地环境评估等领域提供了化
的研制，实现了对进口产品的替代，为我国地质钻探
装备的更新换代提供了现代化产品。目前在国内市场占有率已经超过７，出口澳大利亚、罗斯、０并俄

能源技术概论智慧树知到答案章节测试2023年中国石油大学(华东)

第一章测试1.电能是一次能源。

A:错B:对答案:A2.一次能源向二次能源的转换90%是通过化学能实现的。

A:错B:对答案:A3.现运行的核电站利用的是核聚变原理。

A:错B:对答案:A4.目前世界能源结构中占比最大的一次能源为石油。

A:错B:对答案:B5.全球煤炭需求最大的地区为印度。

A:错B:对答案:A6.可再生能源在发电中占比最大的地区为美国。

A:错B:对答案:A7.世界上水力发电规模最大的地区为巴西。

A:对B:错答案:B8. 2018年我国能源生产总量居世界第一位。

A:错B:对答案:B9. 2018年我国天然气消费居世界第三位。

A:错B:对答案:B10.一氧化亚氮是温室气体。

A:对B:错答案:A第二章测试1.孤立系统熵变为0，说明孤立系统内进行的过程不可发生。

A:错B:对答案:A2.第二类永动机既违背了热力学第一定律，也违背了热力学第二定律。

A:对B:错答案:B3.达芬奇提出的魔轮是第二类永动机。

A:错B:对答案:A4.汽车发动机属于动力装置。

A:错B:对答案:B5.空调制冷是自发过程。

A:错B:对答案:A6.热力学第二定律的实质是判断过程进行的方向性。

A:对B:错答案:A7.热量不可能从低温物体传向高温物体。

A:错B:对答案:A8.薛定谔提出了“热寂说”。

A:错B:对答案:A9.第一类永动机违背了热力学第一定律。

A:错B:对答案:B10.空调可以实现机械能向热能的转换。

A:错B:对答案:B第三章测试1.煤中碳含量越高，煤越容易着火和燃尽。

A:对B:错答案:B2.非常规天然气资源包括（）。

A:煤层气B:油砂C:氢D:油页岩答案:A3.油田开发不包括（）。

A:采油B:石油炼制C:石油勘探D:钻井答案:B4.以下不属于石油的组成成分的是（）。

A:芳香烃B:酸类C:烷烃D:环烷烃答案:B5.全球气候变暖主要是因为化石燃料燃烧产生（）温室气体的排放所致。

A:甲烷B:二氧化碳C:水D:一氧化碳答案:B6.石油主要元素含量最高的是（）。

多孔介质中天然气水合物二维模拟实验装置

摘要：本文介绍了一种天然气水合物模拟实验装置，该装置能模拟多孔介质中天然气水合物的生成和分解过程，能够通过测量平板内探针的电容判断水合物的状态变化。实践证明，该装置工作稳定可靠，性能符合实验要求。关键词：天然气水合物；电容；平板模型；数据采集中罔分类号：Ｐ３文献标识码：文章编号：０３７４２０）０ — ０５４Ｔ２Ｂ１０ — ２１（０６９０６０
１引言
天然气水合物是一种由水和天然气（主要是甲烷）在高压和低温条件下形成的笼形类冰态固体物质…。外貌极似冰雪，点火
比，它不易开采和运输，世界上至今还没有完美的开采方案，而
研究天然气水合物的开采方法已迫在法的研究工作刻不容缓。为了
研究建立天然气水合物的成藏理论，出寻找天然气水合物的有提
效开采方法，对天然气水合物的开采提供关键技术，终为我国最
天然气水合物的勘探、开发和利用提供理论依据和技术支撑，就需要专用的天然气水合物模拟实验装置。
合物储量已当于全球传统能源储量的两倍以上。相我国南海海底
ｃｐｃｔｎｅｉｈａｏｅ．ｅｅｐｒｍｅｔｓｏｈｔｈｐａａｕｓｓａｅａｄｒｌａｌ．ａａｉａｃｎｔｅｐｌｔｍｄ１ＴｈｘｅｉｎｈｗｓｔａｅａｐｒｔｓｉｔｂｌｎｅｉｂｅｔＫｅｒｓｎｔｒｌｇｓｈｄａｅｃｐｃｔｎｅｐａｄｌ；ａａａｑｉｉｏｙｗｏｄ：ａｕａａ－ｙｒｔ；ａａｉｃ；ｌｔｍｏｅｄｔｃｕｓｔｎａｉ

天然气水合物开采技术

天然气水合物开采技术天然气水合物是一种储量丰富的天然气资源，被誉为“燃气之王”，具有巨大的经济价值和战略意义。

然而，由于其特殊的地质环境和化学性质，天然气水合物的开采一直是一个技术难题。

本文将介绍天然气水合物开采技术的现状和发展趋势。

一、天然气水合物的特点天然气水合物是一种在高压高温条件下形成的冰样物质，由天然气分子和水分子在适当的温度和压力下结合而成。

其主要成分是甲烷，同时还含有少量的乙烷、丙烷等烃类气体。

天然气水合物广泛分布于深海沉积物和极地地区的陆相沉积物中，是一种重要的非常规天然气资源。

天然气水合物具有以下特点：1. 储量丰富：据估计，全球天然气水合物资源量约为10万亿立方米，是传统天然气资源的数倍甚至数十倍。

2. 分布广泛：天然气水合物分布于全球各大洲的深海和极地地区，是一种具有全球性战略意义的能源资源。

3. 开采难度大：天然气水合物的开采受到地质条件、化学性质等多方面因素的限制，技术难度较大。

二、天然气水合物开采技术现状目前，全球对天然气水合物的开采技术已经取得了一定进展，主要包括以下几种技术：1. 压降法：通过降低水合物层的压力，使其解聚释放天然气。

这种方法适用于陆相沉积物中的天然气水合物开采。

2. 加热法：通过加热水合物层，使其温度升高，从而破坏水合物结构，释放天然气。

这种方法适用于深海沉积物中的天然气水合物开采。

3. 化学添加剂法：向水合物层注入化学添加剂，改变水合物的化学性质，促使其解聚释放天然气。

4. 微生物法：利用特定微生物在水合物层中生长繁殖，产生代谢产物破坏水合物结构，释放天然气。

三、天然气水合物开采技术的发展趋势随着科技的不断进步和对能源资源的需求增加，天然气水合物的开采技术也在不断发展。

未来天然气水合物开采技术的发展趋势主要包括以下几个方面：1. 高效节能：未来的天然气水合物开采技术将更加注重能源利用效率和环保性，采用更加节能环保的开采方法。

2. 智能化技术：随着人工智能、大数据等技术的发展，未来的天然气水合物开采将更加智能化、自动化。

天然气水合物物性分析测试技术

境，研究沉积物中天然气水合物的物理特性。研究目
支助项目：天然气水合物测试技术与模拟实验研究（编号：ＧＺＨ２０１１００３１０）协作课题。第一作者简介：赵仕俊，男，１９５７年生，博士，研究员，研究方向为检测技术与自动化装置，目前从事天然气水合物实验技术研究。邮
良好地质条件。我国是世界第三大冻土国，经初步勘
察，青藏高原是多年生冻土带，埋藏着丰富的天然气水合物引。在常温常压下，天然气水合物会发生热释分解，
析出水，释放碳氢气体，ｌｍ的天然气水合物在常温下可释放出约１６４ｍ３的天然气和０．８ｍ的水。天然气
文章编号：１００４ — ９１３４（２０１３）０４－０００１ — ０５
水平。
０引言
天然气水合物广泛存在于海底以下０、１５００ｍ深
１天然气水合物物性测量仪器与技术
１．１力学性质测量对水合物沉积物力学性质的实验研究，是在实验过程中测量水合物样的硬度、强度、弹／塑性，应力／应变、压缩系数等，从而得到水合物沉积物的力学性能指标。
美国地质调查局于１９９９年建成天然气水合物沉
的海洋陆坡区和陆地永久冻土带。迄今为止，在世界各地的海洋及大陆地层中，己探明天然气水合物储量相当于全球传统能源储量的两倍以上【】，。我国东海陆坡、南海北部陆坡、台湾东北和东南海域、冲绳海槽、东沙和南沙海槽等地域均有天然气水合物产出的

向深水深层要“底气”

向深水深层要“底气”作者：杨戈李明丽来源：《科学中国人》2023年第10期油气资源是人类生存和文明发展的重要物质基础，也是国际间长久以来竞争空前激烈的阵地。

在国际环境日益复杂的当下，油气资源正日益成为保障一个国家强盛发展的“底气”和“生命线”。

2021年秋天，习近平总书记对全体石油人做出了“能源的饭碗必须端在自己手里”的殷切嘱托。

“要想实现这一目标，需要不断发现新领域，并实现安全高效开发。

”中国石油大学（华东）石油工程学院教授孙宝江表示，“随着陆地主力油气田和海洋浅水石油资源的开采进入中后期，海洋深水油气资源的开发将成为我国‘十四五’期间油气资源开发的重要增长点，而海洋钻井装备技术水平和工程能力则直接决定着海洋油气开发的进程。

”有着30年油气钻探井控安全问题研究经验的孙宝江，在油气井流体力学与工程领域开展了大量研究工作。

他带领团队依托国家“973计划”“863计划”等项目，创建了“超临界-气-液-固（水合物）”四相流深水井控理论模型，攻克了井筒压力预测误差大导致井筒压力控制困难的技术难题，他所发明的“精确计算井筒压力-早期识别井底气侵-即时处置井喷风险”井控方法，实现了井控关键装备研发的源头创新。

向海洋要“下一桶油”，已经成为全球石油开发的一个主题。

海上石油开发已从浅水区步入深水区，许多发达国家已走在了先进技术前沿，中国需要快速赶上。

对于石油科研工作者而言，这是义不容辞的责任与担当。

作为其中的践行者和奉献者，孙宝江与他的团队成员也正坚定地在“为国家加油，为民族争气”这条道路上奋力向前。

进军深水时代——21世纪是海洋深度开发时代，深水和深层油气勘探开发被视为与航空航天工业、人工智能、基因工程等相提并论的尖端高科技行业，其难度由此可见一斑。

“上天难，入地更难”——这是被誉为“万能科学家”的钱伟长先生，在昔日面对我国油田勘探与开采难题的时候曾发出的喟叹。

但是，时至今日，油气领域又有了一种更新的观点——下海难上加难。

天然气水合物开发面临的挑战及关键技术

石油科学通报 2016年6月第1卷第1期创刊号：171-174天然气水合物开发面临的挑战及关键技术李楠，王晓辉，吕一宁，孙长宇，陈光进*中国石油大学（北京）重质油国家重点实验室，北京 102249*通信作者, gjchen@收稿日期: 2016-03-31摘要天然气水合物具有能量密度大、分布广、储量大的特点，是未来的理想清洁能源，也被认为是常规能源的替代者。

多个国家都将天然气水合物开发列入国家发展计划当中，并展开了一系列的基础研究以及试采实验。

但现阶段的理论以及技术积累远不能应对实现天然气水合物商业开发带来的诸多挑战：1)天然气水合物储层特殊性导致开发易诱发环境和地质灾害，同时存在开采效率低的问题；2)现有钻完井技术装备难以满足水合物储层开发的需求，需要专门配套；3)水合物开发过程中产水量大，井下气水快速分离困难；4)没有成熟的办法来提高开采能效以保证水合物开发的经济性。

为了克服以上困难，实现安全高效的开采天然气水合物，应该发展如下4项关键技术：天然气水合物储层改造与保护技术；天然气水合物储层钻完井技术；井下气水快速分离技术与装备；提高水合物开采能效技术。

关键词天然气水合物；开发；储层改造与保护；钻完井；气水分离；能效0 引言天然气水合物是由天然气和水分子组成的类似冰状的固态结晶体，天然气主要由甲烷组成，故也称为甲烷水合物，它在空气中能点燃，也俗称可燃冰。

天然气水合物的能量密度较高，理想情况下1 m3的天然气水合物可释放出164标准 m3的天然气[1]。

特别突出的是其资源储量巨大，据估算天然气水合物蕴含的有机碳储量是煤、石油和常规天然气有机碳储量总和的2倍，被认为是人类未来赖以生存和发展的洁净能源。

自20 世纪80 年代初起，世界各主要资源国都将可燃冰开发利用列入国家发展规划，美、日、俄、加、英、德等国均相继投入资金进行可燃冰资源调查和开采技术研究。

继苏联1969年开发麦索亚哈油气田水合物资源以来，加拿大、美国等国也在陆地冻土带进行可燃冰试采实验。