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海域天然气水合物储层的多场耦合模式及研究进展
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作者 李彦龙 吴能友 +5 位作者 王宏斌 纪云开 綦民辉 刘昌岭 万义钊 陈明涛 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期1355-1366,共12页
海域天然气水合物是重要的清洁能源,实现其安全高效开采战略意义重大。受海域天然气水合物储层非成岩、弱固结、埋藏浅等特征的影响,水合物开采过程中储层处于强烈的多场耦合状态。复杂的多场耦合行为给开采产能和安全风险演化规律预测... 海域天然气水合物是重要的清洁能源,实现其安全高效开采战略意义重大。受海域天然气水合物储层非成岩、弱固结、埋藏浅等特征的影响,水合物开采过程中储层处于强烈的多场耦合状态。复杂的多场耦合行为给开采产能和安全风险演化规律预测及其调控方案的制定均带来了巨大挑战。本文围绕南海天然气水合物储层特征并结合降压法开采工程需求,论证了在多场耦合行为分析中考虑固相传质过程的必要性和重要性,提出将传统热(T)-流(H)-固(M)-化(C)四场耦合升级为热(T)-流(H)-固(M)-化(C)-砂(S)五场耦合的新模式,并概述了实现多场耦合行为模拟的基本方法。在此基础上,分别综述了目前在水合物储层流体传质行为、固相传质行为、传热行为、力学变形行为等方面的主要研究进展,梳理了目前天然气水合物开采储层多场耦合基础研究领域的主要瓶颈与发展方向。可为海域天然气水合物开采工程-地质-环境一体化调控实践提供有益的参考。 展开更多
关键词 天然气水合物 多场耦合 传热传质 泥砂输运 多相渗流
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Experimental Study on Consolidation Properties of Hydrate-Bearing Fine-Grained Sediments Collected from the Shenhu Area of the Northern South China Sea
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作者 WEI Ruchun LIU Lele +5 位作者 JIA Chao DONG Xiao BU Qingtao ZHANG Yongchao LIU Changling wu nengyou 《Journal of Ocean University of China》 SCIE CAS CSCD 2024年第4期981-990,共10页
Mechanical properties of hydrate-bearing fine-grained sediments are crucial to effectively mitigate environmental risks caused by artificial and natural decomposition of natural gas hydrates,and the decomposition can ... Mechanical properties of hydrate-bearing fine-grained sediments are crucial to effectively mitigate environmental risks caused by artificial and natural decomposition of natural gas hydrates,and the decomposition can induce laterally confined deformation.To explore the effect of natural gas hydrates on laterally confined compression properties,consolidation tests are conducted on remolded hydrate-free and hydrate-bearing samples by using natural fine-grained sediments collected from the northern South China Sea as the host sediments,and empirical equations are developed based on the analyses of consolidation characteristics.The results show that vertical loading induces a reduction in void ratio,and the reduction increases with decreasing hydrate saturation when samples are subjected to the same vertical stress change.The compression index of samples is about 0.53 whether there is hydrate or not,but the yield stress of samples increases sharply with increasing hydrate saturation once beyond the critical value.The coefficient of volume compression and the coefficient of consolidation of hydrate-bearing samples both increase firstly and then decrease to a relative stable level with increasing vertical stress,and the transition occurs at 200 kPa.The average consolidation degree with elapsed time increases rapidly under low vertical stresses,slowly under median vertical stresses,and under high vertical stresses,the consolidation increases a little faster but still slower than those under low vertical stresses. 展开更多
关键词 natural gas hydrate STIFFNESS compression index hydraulic permeability GEOHAZARD
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Deformation Characteristics of Hydrate-Bearing Sediments
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作者 DONG Lin LI Yanlong +4 位作者 ZHANG Yajuan HU Gaowei LIAO Hualin CHEN Qiang wu nengyou 《Journal of Ocean University of China》 CAS CSCD 2024年第1期149-156,共8页
The safe and efficient development of natural gas hydrate requires a deep understanding of the deformation behaviors of reservoirs.In this study,a series of triaxial shearing tests are carried out to investigate the d... The safe and efficient development of natural gas hydrate requires a deep understanding of the deformation behaviors of reservoirs.In this study,a series of triaxial shearing tests are carried out to investigate the deformation properties of hydrate-bearing sediments.Variations of volumetric and lateral strains versus hydrate saturation are analyzed comprehensively.Results indicate that the sediments with high hydrate saturation show dilative behaviors,which lead to strain-softening characteristics during shearing.The volumetric strain curves have a tendency to transform gradually from dilatation to compression with the increase in effective confining pressure.An easy prediction model is proposed to describe the relationship between volumetric and axial strains.The model coefficientβis the key dominating factor for the shape of volumetric strain curves and can be determined by the hydrate saturation and stress state.Moreover,a modified model is established for the calculation of lateral strain.The corresponding determination method is provided for the easy estimation of model coefficients for medium sand sediments containing hydrate.This study provides a theoretical and experimental reference for deformation estimation in natural gas hydrate development. 展开更多
关键词 gas hydrate deformation characteristics volumetric strain lateral strain prediction model
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Evaluation of the Shallow Gas Hydrate Production Based on the Radial Drilling-Heat Injection-Back Fill Method
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作者 CHEN Qiang WAN Yizhao +6 位作者 wu nengyou SUN Jianye WANG Jian LIU Changling LI Yanlong LI Chengfeng HU Gaowei 《Journal of Ocean University of China》 CAS CSCD 2024年第1期119-128,共10页
It has been evidenced that shallow gas hydrate resources are abundant in deep oceans worldwide.Their geological back-ground,occurrence,and other characteristics differ significantly from deep-seated hydrates.Because o... It has been evidenced that shallow gas hydrate resources are abundant in deep oceans worldwide.Their geological back-ground,occurrence,and other characteristics differ significantly from deep-seated hydrates.Because of the high risk of well construction and low production efficiency,they are difficult to be recovered by using conventional oil production methods.As a result,this paper proposes an alternative design based on a combination of radial drilling,heat injection,and backfilling methods.Multi-branch holes are used to penetrate shallow gas hydrate reservoirs to expand the depressurization area,and heat injection is utilized as a supplement to improve gas production.Geotechnical information collected from an investigation site close to the offshore production well in the South China Sea is used to assess the essential components of this plan,including well construction stability and gas production behavior.It demonstrates that the hydraulic fracturing of the 60mbsf overburden layer can be prevented by regulating the drilling fluid densities.However,the traditional well structure is unstable,and the suction anchor is advised for better mechanical performance.The gas produc-tion rate can be significantly increased by combining hot water injection and depressurization methods.Additionally,the suitable produc-tion equipment already in use is discussed. 展开更多
关键词 shallow gas hydrate trail production radial drilling-heat injection-back fill method experimental and numerical simulation
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三亚崖州湾海域上新世以来地震层序地层研究
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作者 崔浩楠 吴能友 +8 位作者 谈明轩 黄诚 龙军桥 颜历 胡旋 邢子浩 邢景峰 郭泽俊 李央 《海洋地质前沿》 CSCD 北大核心 2024年第8期65-75,共11页
地质环境的稳定是支持人类社会生存和发展的基础条件之一,对三亚崖州湾海域地层地震相和沉积相进行研究,对该地区的演化过程及未来演化趋势具有科学意义。根据二维地震资料,以层序地层学为理论指导将崖州湾海域地层划分出3个三级层序,... 地质环境的稳定是支持人类社会生存和发展的基础条件之一,对三亚崖州湾海域地层地震相和沉积相进行研究,对该地区的演化过程及未来演化趋势具有科学意义。根据二维地震资料,以层序地层学为理论指导将崖州湾海域地层划分出3个三级层序,自下而上依次命名为SQA、SQB、SQC。在SQA和SQB层序内部以最大海侵面为界划分了海侵体系域和高位体系域,SQC层序还未发育完全,只存在海侵体系域。在研究区的层序地层格架内识别出平行-亚平行反射地震相、下凹状地震相和前积反射地震相3种地震相类型。根据地震相展布特征,认为崖州湾海域沉积地层主要发育三角洲、滨海及浅海3种沉积相类型。上新世以来随着海平面的升降、气候变化及受其影响的物源供给水平变化,研究区由浅海相过渡到三角洲相,最后到现在的滨海相。 展开更多
关键词 崖州湾 上新世 地震层序 地震相 沉积演化
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基于无人机倾斜摄影的三亚市蜈支洲岛综合地质调查研究 被引量:5
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作者 黄诚 吴能友 +10 位作者 龙军桥 汤伟 辛卓 罗生龙 胡旋 颜历 邢景峰 陈龙 张云锺 郭泽俊 李央 《海洋地质与第四纪地质》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期195-208,共14页
交通不便、植被覆盖茂盛、地形险峻等因素导致无居民海岛开展综合地质调查研究极其困难。为了补充登岛调查人员不足,降低安全风险,提高作业效率,本文探索无人机倾斜摄影技术在无居民海岛综合地质调查中的应用。利用飞马D20无人机搭载5镜... 交通不便、植被覆盖茂盛、地形险峻等因素导致无居民海岛开展综合地质调查研究极其困难。为了补充登岛调查人员不足,降低安全风险,提高作业效率,本文探索无人机倾斜摄影技术在无居民海岛综合地质调查中的应用。利用飞马D20无人机搭载5镜头D-OP3000模块,快速获取海岛低空(190 m)、多角度、高精度影像数据,影像平均地面分辨率优于0.03 m。对获取的影像数据应用Smart3D软件生成数字正射影像(DOM)、构建海岛实景三维模型,并基于实景三维模型实现对海岛进行全方位观测,提升对海岛的宏观认识。通过对数字正射影像及海岛实景三维模型进行综合研究,结合实地调查,获取了蜈支洲岛线性断裂特征,探讨了其成因;提取了蜈支洲岛土地开发利用现状信息;识别出岛岸崩塌、断裂活动及岛滩侵蚀等地质灾害隐患点15处,并提出了防治建议,为海岛开发利用、生态保护修复、地质灾害治理及海岛综合管理提供了科学依据。 展开更多
关键词 综合地质调查 数字正射影像 实景三维模型 无人机倾斜摄影 海岛
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中国天然气水合物赋存特征 被引量:76
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作者 宁伏龙 梁金强 +11 位作者 吴能友 祝有海 吴时国 刘昌岭 韦昌富 王冬冬 张准 徐猛 刘志超 李晶 孙嘉鑫 欧文佳 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期1-24,I0001,共25页
中国陆上冻土区和海域深水区都拥有丰富的天然气水合物(以下简称水合物)资源,二者虽在同盆共生、运聚机理上有相似之处,但差异也十分明显。为了给地质-工程-环境一体化开发水合物提供准确的基础地质数据,从构造与沉积、地温、热流、地... 中国陆上冻土区和海域深水区都拥有丰富的天然气水合物(以下简称水合物)资源,二者虽在同盆共生、运聚机理上有相似之处,但差异也十分明显。为了给地质-工程-环境一体化开发水合物提供准确的基础地质数据,从构造与沉积、地温、热流、地球化学、地球物理响应、赋存类型、孔渗、力学强度、饱和度等9个方面,对比分析、总结了二者在分布规律与赋存特征上的差异性。研究结果表明:①陆上冻土区水合物主要赋存于中生代地层,以热成因气为主,受断层裂隙构造控制,具有较好的圈闭条件,其储层温度、地温梯度、热流、压力表现为“四低”特征,水合物多数分布在砂岩孔隙和泥页岩裂隙中;②陆上冻土区水合物测井响应总体显示“两高两低”特征(高电阻率、高波速、低自然伽马、低密度),储层岩石力学强度高,具有低孔隙度、低渗透率和低水合物饱和度特征;③海域水合物主要赋存于新生代第四纪地层,热成因或生物成因气皆有,受泥底辟、气烟囱、断层裂隙控制,无明显圈闭,其储层温度、地温梯度、热流和压力表现为“四高”特征;④海域水合物多数分布在富含有孔虫的黏土质粉砂和粉砂质黏土中,地震反射波显示明显的BSR特征,测井响应则总体表现为“两高”特征(高视电阻率、高波速),其储层沉积物力学强度低,具有高孔隙度、低渗透率和相对较高的水合物饱和度。结论认为:①海域是中国水合物富集的主要区域,后续应突破海域水合物甜点识别与评价技术,统筹考虑整个水合物油气系统的资源禀赋特征;②应重点攻关水合物储层精细表征技术和富集矿体-储层系统的精细刻画,加强海陆联合和全球比对研究。 展开更多
关键词 中国 天然气水合物 陆上冻土区 海域深水区 赋存特征 油气系统 甜点
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天然气水合物钻采一体化模拟实验系统及降压法开采初步实验 被引量:14
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作者 刘昌岭 李彦龙 +4 位作者 刘乐乐 胡高伟 陈强 吴能友 孟庆国 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期165-172,共8页
现有的天然气水合物(以下简称水合物)开采技术实验研究通常在较小尺寸的模拟实验装置中进行,由于反应釜样品尺寸较小,导致明显的边界效应且实验结果难以在现场中得到应用,因而研发大尺寸水合物综合开采实验系统刻不容缓。为此,针对我国... 现有的天然气水合物(以下简称水合物)开采技术实验研究通常在较小尺寸的模拟实验装置中进行,由于反应釜样品尺寸较小,导致明显的边界效应且实验结果难以在现场中得到应用,因而研发大尺寸水合物综合开采实验系统刻不容缓。为此,针对我国南海神狐海域泥质粉砂型水合物储层,基于降压法开采思路和工艺流程,研发了一套水合物钻、采一体化模拟实验系统,主要包括主体高压装置、钻采一体化、气液供给、围压加载、回压控制、气液固分离及在线监测、温度控制、数据测控与后处理等模块;利用该系统进行了冰点附近CO2水合物初步开采模拟实验;基于实验结果建立了数据获取及分析的基本流程,初步获得了在降压法开采CO2水合物过程中储层的温度、压力场变化以及产气、产水规律。实验结果表明:①该实验系统可模拟实际地质条件制备接近海洋水合物储层的样品,通过电阻层析成像技术实时监测水合物成藏与分布情况;②该实验系统还可模拟钻井、降压开采工艺与过程,实时监测出砂与管道流动等过程中产气量、产水量、产砂量、温度、压力等多个物理参数的变化情况,实现试采全过程的实验模拟。结论认为:①在出口压力一定的情况下,CO2水合物的产气、产水速率具有很大的波动性;②CO2水合物分解过程中储层温度分布不均匀,最大的温度降幅为5℃,表明水合物分解呈现出非均一性与随机性。 展开更多
关键词 天然气水合物 模拟实验系统 钻采一体化 实时监测 降压法开采 CO2水合物 产出规律 电阻层析成像
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冲绳海槽海底冷泉-热液系统相互作用 被引量:13
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作者 吴能友 孙治雷 +15 位作者 卢建国 蔡峰 曹红 耿威 罗敏 张喜林 李清 尚鲁宁 王利波 张现荣 徐翠玲 翟滨 李鑫 龚建明 胡钰 林根妹 《海洋地质与第四纪地质》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期23-35,共13页
热液和冷泉活动是现代深海环境中两个重要的极端系统,它们均是岩石圈与外部圈层之间进行物质、能量转移和交换的重要途径,它们之间既有显著差异,但也存在很多相似点。一系列调查研究表明,在某些特殊构造单元,热液和冷泉活动可能并不是... 热液和冷泉活动是现代深海环境中两个重要的极端系统,它们均是岩石圈与外部圈层之间进行物质、能量转移和交换的重要途径,它们之间既有显著差异,但也存在很多相似点。一系列调查研究表明,在某些特殊构造单元,热液和冷泉活动可能并不是彼此孤立的,而是在构造地质、生物生态和元素循环上存在某种相互作用或耦合关系。冲绳海槽作为西太平洋一个典型的弧后盆地,发育了繁盛的热液和冷泉活动,是研究这两个海底极端系统相互影响机制的天然实验室。在大量文献调研和野外精细探测结果的基础上,分析了冲绳海槽内相互毗邻的冷泉和热液之间的物质扩散过程及生物地球化学作用,初步建立了两个极端系统内两种不同流体相互作用的概念模型,认识到未来如对两个深海极端环境共生区构造发育特征、地层流体演化、生物群落以及矿物元素组成进行系统分析,将有助于建立更加完善的冷泉-热液两个系统在物质和能量上的耦合关系模型,同时也有助于揭示它们在生物生态之间的沟通融合规律,最终可建立盆地尺度上热液-冷泉区相互作用模式,从而加深对西太平洋甚至全球范围内冷泉-热液两个极端环境系统甚至“流体-固体”耦合的规律性认识。 展开更多
关键词 热液 冷泉 相互作用 物质能量循环 冲绳海槽
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海域天然气水合物开采增产理论与技术体系展望 被引量:52
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作者 吴能友 李彦龙 +3 位作者 万义钊 孙建业 黄丽 毛佩筱 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期100-115,共16页
从量级尺度大幅度提高产能是实现天然气水合物(以下简称水合物)产业化开采的关键,而水合物开采能否产业化又取决于原地可采储量能否支撑产业化开采所需要的基本开采周期,以及开采产能能否达到当前产业化开采的标准。为了给水合物开发技... 从量级尺度大幅度提高产能是实现天然气水合物(以下简称水合物)产业化开采的关键,而水合物开采能否产业化又取决于原地可采储量能否支撑产业化开采所需要的基本开采周期,以及开采产能能否达到当前产业化开采的标准。为了给水合物开发技术研究提供参考,从海域水合物增产理论与技术学科体系建设的角度,结合国内外水合物实验模拟和数值模拟研究成果,分析了潜在的水合物增产技术,提出了水合物开采增产的基本原理、评价方法及目前存在的技术瓶颈。研究结果表明:①复杂结构井、多井井网、新型开采方法、储层改造是实现天然气水合物增产的主要途径,其增产机理可归纳为扩大泄流面积、提高分解效率、改善渗流条件等三个方面;②复杂结构井和井网是提高水合物产能的根本,基于复杂结构井和井网系统辅助加热或进行储层改造,能从量级尺度提高水合物的产能;③制样技术、储层监测技术和力学场耦合技术是目前水合物增产基础研究的主要技术瓶颈,建议“十四五”期间国家水合物应用基础研究的重点应关注上述技术瓶颈。结论认为,以水平井或多分支井为代表的复杂结构井、以多井簇群井开采为代表的井网开采模式、以降压辅助热激发为主的开采新方法、以水力造缝为代表的储层改造技术的联合应用等,是实现水合物产能量级提升的关键。 展开更多
关键词 海域天然气水合物 产业化开采 增产理论和技术 复杂结构井 井网 降压辅助热激发 水力造缝 储集层改造
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天然气水合物储层岩心保压转移与测试进展 被引量:13
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作者 刘乐乐 刘昌岭 +4 位作者 吴能友 阮海龙 张永超 郝锡荦 卜庆涛 《地质通报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期408-422,共15页
掌握天然气水合物储层基础物性演化特征对提升天然气水合物资源勘查与试采综合实力具有重要意义。目前,天然气水合物储层基础物性模拟实验和测试仍然以人工制备的天然气水合物岩心样品为主,导致测试结果和模拟实验认识与天然气水合物资... 掌握天然气水合物储层基础物性演化特征对提升天然气水合物资源勘查与试采综合实力具有重要意义。目前,天然气水合物储层基础物性模拟实验和测试仍然以人工制备的天然气水合物岩心样品为主,导致测试结果和模拟实验认识与天然气水合物资源勘查试采工程需求仍有一定的差距,亟需原位准原位物性测试数据进行对比校正。天然气水合物储层保压取心及其后续岩心保压转移与测试是积累准原位物性测试数据的有力手段。聚焦天然气水合物储层保压取心之后的岩心保压转移与测试,全面综述了国内外现有的天然气水合物储层岩心保压转移与测试系统的优缺点,深入分析了天然气水合物储层岩心保压转移与测试获得的基础性认识;综述国内天然气水合物储层保压取心系统研发现状,梳理与之配套的岩心保压转移与测试系统研发现状及其面临的挑战;针对面临的挑战,为发展中国海域天然气水合物储层保压转移与测试技术装备研发自主能力提出了建议。 展开更多
关键词 天然气水合物 含水合物沉积物 保压取心 保压岩心转移 保压岩心测试
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南海北部琼东南盆地浅表层沉积物的地球化学特征及对沉积环境的指示 被引量:6
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作者 孙甜甜 邬黛黛 +4 位作者 潘梦迪 杨飞 吴能友 陈雪刚 刘丽华 《热带海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期70-80,共11页
南海北部琼东南盆地海底存在着巨型麻坑,现有研究多认为其形成主要与海底流体渗漏有关。目前对琼东南盆地深海沉积物地球化学特征及麻坑区的生物地球化学过程等尚不清楚。文章选取南海北部琼东南盆地C14、C19两个站位岩心样品,进行了总... 南海北部琼东南盆地海底存在着巨型麻坑,现有研究多认为其形成主要与海底流体渗漏有关。目前对琼东南盆地深海沉积物地球化学特征及麻坑区的生物地球化学过程等尚不清楚。文章选取南海北部琼东南盆地C14、C19两个站位岩心样品,进行了总硫(TS)、总碳(TC)、总有机碳(TOC)、铬还原性硫化物(CRS)及其δ^(34)SCRS值测试,并结合总氮/总碳(TN/TOC)比值和已发表的孔隙水中SO42-浓度等进行了地球化学特征分析。研究表明:C14站位以3.91m bsf(below seafloor)为界,上下分别存在有机质参与的硫酸盐还原反应(OSR)和甲烷厌氧氧化作用(AOM)驱动的硫酸盐还原反应(SR);3.91m bsf以上的部位沉积物的TS、TC含量均低于3.91m bsf以下部位,且沉积物孔隙水中SO42-浓度由3.91m bsf以上的缓慢凹型减少变成3.91m bsf以下的线性减少,说明该处成为沉积物中地球化学特征分界的明显标志;在3.91m bsf以下,受到甲烷渗漏的影响。C19站位沉积物中TS与TC含量由浅到深逐渐增加,但与TN/TOC比值变化呈现几乎相反趋势,即整个岩心以OSR为主,并呈现出有机质早期成岩阶段的沉积现象。C14和C19两个站位柱状沉积物的δ^(34)SCRS值变化范围分别为-50.2‰^-46.9‰和-50.1‰^-42.0‰(V-CDT标准),均显示出了较为偏负的硫同位素值,表明研究区主要的生物化学过程是在相对开放体系下硫酸盐还原作用的结果,综合说明该研究区麻坑的甲烷流体已经喷发,目前可能处于衰退期,甚至已经不活跃,该结果与前人的认识基本一致。 展开更多
关键词 铬还原性硫化物 硫同位素值 甲烷厌氧氧化作用 硫酸盐还原反应 麻坑 琼东南盆地
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神狐海域W18/19区块水合物上覆层水平渗透系数分布 被引量:6
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作者 李彦龙 陈强 +3 位作者 胡高伟 马廷雷 吴能友 刘昌岭 《海洋地质与第四纪地质》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期157-163,共7页
水合物储层上覆地层水平渗透系数是水合物试采工程设计的关键参数之一。以我国南海北部神狐海域W18/19区块水合物上覆钙质黏土层孔压静力触探数据为依托,在剖析基于位错理论的地层水平渗透系数预测模型基本原理的基础上,进行W18/19区块... 水合物储层上覆地层水平渗透系数是水合物试采工程设计的关键参数之一。以我国南海北部神狐海域W18/19区块水合物上覆钙质黏土层孔压静力触探数据为依托,在剖析基于位错理论的地层水平渗透系数预测模型基本原理的基础上,进行W18/19区块水合物层上覆钙质黏土层水平渗透系数纵向分布规律预测。结果表明,Elsworth方法不适用于W18/19区块水合物层上覆钙质黏土层水平渗透系数评价;W18/19区块水合物层上覆钙质黏土层水平渗透系数为0.1×10^(-8)~4×10^(-8) m/s,且随着深度的增大而减小;30mbsf以浅地层预测结果受扰动较大,30mbsf以深地层的水平渗透率系数为0.1×10^(-8)~0.6×10^(-8) m/s,且不同模型预测结果间的差异较小;孔压扩散模型和初始孔压分布函数的差异是导致不同模型预测结果差异的根本因素。 展开更多
关键词 水平渗透系数 孔压静力触探 水合物试采 钙质黏土 位错理论 神狐海域
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电阻率层析成像技术在岩芯尺度水合物可视化探测中的应用 被引量:6
14
作者 李彦龙 陈强 +1 位作者 吴能友 刘昌岭 《地质论评》 CAS CSCD 北大核心 2020年第S01期84-86,共3页
天然气水合物是重要的非常规能源,通过室内模拟实验模拟水合物赋存环境条件,观察水合物在沉积物中的合成/分解过程及其物性演化规律是揭示实际天然气水合物成藏/分解规律的重要途径。天然气水合物成藏过程中沉积物体系内部变化过程的可... 天然气水合物是重要的非常规能源,通过室内模拟实验模拟水合物赋存环境条件,观察水合物在沉积物中的合成/分解过程及其物性演化规律是揭示实际天然气水合物成藏/分解规律的重要途径。天然气水合物成藏过程中沉积物体系内部变化过程的可视化在线监测已成为天然气水合物室内模拟的重要发展方向之一(Wu Nengyou et al.,2018)。目前已经发展的X-CT成像、Raman成像、电子显微成像、核磁共振成像等技术手段为孔隙尺度的天然气水合物成藏/分解机理研究提供了基础,但大岩芯尺度(~cm)或中试尺度(~m)的水合物系统成像观测技术仍有待进一步完善。 展开更多
关键词 电阻率层析成像 ERT 天然气水合物 可视化探测
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海洋天然气水合物储层蠕变行为的主控因素与研究展望 被引量:7
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作者 吴能友 李彦龙 +3 位作者 刘乐乐 万义钊 张正财 陈明涛 《海洋地质与第四纪地质》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期3-11,共9页
蠕变是指沉积物在特定应力状态下变形与时间的关系,属于沉积物的固有力学属性。厘清海洋天然气水合物开采过程中储层蠕变的主控因素及其控制机理,对量化评价潜在工程地质风险的发生和演变规律具有重要意义。本文将在综述海洋天然气水合... 蠕变是指沉积物在特定应力状态下变形与时间的关系,属于沉积物的固有力学属性。厘清海洋天然气水合物开采过程中储层蠕变的主控因素及其控制机理,对量化评价潜在工程地质风险的发生和演变规律具有重要意义。本文将在综述海洋天然气水合物储层破坏特征的基础上,梳理海洋天然气水合物储层蠕变特征及主控因素,厘清关键科学问题;结合最新研究成果,阐述天然气水合物储层蠕变特征多尺度表征与探测技术体系的基本内涵,简要探讨该领域的未来研究方向。初步分析认为,海洋天然气水合物开采过程中储层蠕变行为是水合物本身及其分解产出过程中的应力、温度、渗流等动态因素综合作用的结果,现有蠕变本构模型无法完全反映上述相变-传热-渗流-应力多场多相多组分耦合过程。为建立适合南海北部水合物储层的蠕变本构,进而为后续开采工程安全设计提供理论支撑,建议从天然气水合物储层的力学性能弱化特征及蠕变各阶段的时效参数两方面入手,从分子尺度、纳微尺度、岩心尺度、中试尺度、矿藏尺度5个层面,建立天然气水合物储层蠕变行为的跨尺度研究方法体系;以南海实际储层样品为研究对象,剖析天然气水合物开采过程中储层蠕变行为的主控因素。 展开更多
关键词 天然气水合物 储层 蠕变机理 水合物开采 力学响应
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基于分形孔隙模型的含天然气水合物沉积物电阻率数值模拟 被引量:12
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作者 陈玉凤 吴能友 +1 位作者 梁德青 胡榕华 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期128-134,共7页
电阻率法是确定天然气水合物(以下简称水合物)饱和度的重要方法,通过数值模拟可以有效研究含水合物沉积物的电阻率特性,但过去构建的孔隙模型由于约束条件较少,而与实际的孔隙结构存在着较大的差异。为此,基于自然界沉积物具有自相似特... 电阻率法是确定天然气水合物(以下简称水合物)饱和度的重要方法,通过数值模拟可以有效研究含水合物沉积物的电阻率特性,但过去构建的孔隙模型由于约束条件较少,而与实际的孔隙结构存在着较大的差异。为此,基于自然界沉积物具有自相似特征,选定地毯总边长为3和颗粒边长为1的谢尔宾斯基地毯作为沉积物的分形孔隙模型,根据等效电阻网络模式建立了含水合物沉积物的电导模型,并利用上述模型分析了孔隙度、孔隙水电导率、沉积物骨架电导率等因素对含水合物沉积物电阻率与水合物饱和度关系的影响。研究结果表明:(1)含水合物沉积物的电阻率可以表示为孔隙度、面积比、微观结构尺寸、孔隙水电导度、沉积物骨架电导率及经验参数的函数;(2)孔隙水电导率和孔隙度的减小都会导致沉积物电阻率的增大;(3)含水合物沉积物的电阻率随水合物饱和度的增大而增大;(4)在高水合物饱和度范围内,含水合物沉积物的电阻率随沉积物颗粒骨架电导率的增大而明显减小。结论认为:在一定的水合物饱和度范围内,该分形孔隙模型计算结果与实验数据和测井数据都能较好地吻合,准确度较高。 展开更多
关键词 天然气水合物 沉积物 电阻率 分形模型 电导模型 水合物饱和度 电阻率增大指数 孔隙度
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南海东沙海域深水区末次冰期以来天然气水合物稳定带演化 被引量:4
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作者 刘杰 刘丽华 +3 位作者 吴能友 邬黛黛 金光荣 杨睿 《海洋地质与第四纪地质》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期146-155,共10页
利用基于热力学理论的CSMHYD程序,模拟预测了末次冰期以来南海东沙海域深水区天然气水合物稳定带(GHSZ)的演化特征,同时讨论了海平面、底水温度对该区天然气水合物稳定带变化的影响,以及水合物分解对环境的影响。结果表明:①水深超过59... 利用基于热力学理论的CSMHYD程序,模拟预测了末次冰期以来南海东沙海域深水区天然气水合物稳定带(GHSZ)的演化特征,同时讨论了海平面、底水温度对该区天然气水合物稳定带变化的影响,以及水合物分解对环境的影响。结果表明:①水深超过595 m的海域具备形成天然气水合物的环境条件;GHSZ平均厚度可达245 m,其中最厚区位于研究区东部,超过380 m,其次为东沙陆坡段与台湾浅滩陆坡段的结合部。②末次冰期(LGM)以来东沙海域GHSZ厚度呈现不对称旋回变化,按照时间由老到新可以分为TC1、TC2、TC3、TC4和TC5共5个完整的旋回。稳定带变化的减薄半旋回持续时间要长于增厚半旋回。TC1—TC4旋回内GHSZ厚度变化受海平面升降的控制,TC5旋回内稳定带厚度变化受到海底温度的控制。③在由陆缘向中央海盆方向逐渐增大的高地温梯度背景下,LGM以来海底温度和海平面变化对GHSZ的影响在中层水范围内大于深层水;同时水柱引起的压力效应在中层水深度范围内相对较大,深层水范围内海平面变化对GHSZ的影响十分有限。东沙海域CaCO3含量异常降低可能受水合物分解释放的甲烷气进入水体后引起海水酸化的影响。 展开更多
关键词 天然气水合物 稳定带厚度 天然气水合物分解 末次冰期 东沙海域
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细砂质含水合物沉积介质的非线性弹性力学模型 被引量:3
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作者 张峰 刘丽华 +2 位作者 吴能友 吴起 金光荣 《海洋地质与第四纪地质》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期193-198,共6页
描述含水合物沉积介质的应力-应变关系,建立含水合物沉积介质的力学模型,预测水合物储层的变形规律,是有效开发水合物资源的基本前提。以经典邓肯-张模型为基础,结合细砂质含水合物沉积介质力学三轴试验数据,提出了适合细砂质含水合物... 描述含水合物沉积介质的应力-应变关系,建立含水合物沉积介质的力学模型,预测水合物储层的变形规律,是有效开发水合物资源的基本前提。以经典邓肯-张模型为基础,结合细砂质含水合物沉积介质力学三轴试验数据,提出了适合细砂质含水合物沉积介质的非线性弹性力学模型及其参数,并验证了模型的准确性。结果表明,该模型及其参数可以很好地描述细砂质含水合物沉积介质的应力-应变的非线性弹性关系。 展开更多
关键词 天然气水合物 力学特性 邓肯-张模型 非线性弹性模型
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ERT在水合物在线监测中的应用:以结融冰过程为例 被引量:1
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作者 李彦龙 孙海亮 +3 位作者 刘昌岭 邢兰昌 吴能友 孟庆国 《海洋地质前沿》 CSCD 2020年第3期65-71,共7页
电阻率层析成像技术(ERT)作为一种岩心尺度的可视化测试手段,在天然气水合物成藏-开采过程模拟方面具有广阔的应用前景。目前国内专门针对天然气水合物合成-分解过程进行电阻率层析成像观测的报道较少。本文采用自主研发的天然气水合物... 电阻率层析成像技术(ERT)作为一种岩心尺度的可视化测试手段,在天然气水合物成藏-开采过程模拟方面具有广阔的应用前景。目前国内专门针对天然气水合物合成-分解过程进行电阻率层析成像观测的报道较少。本文采用自主研发的天然气水合物电阻率层析成像测试系统,以冰的形成和融解过程为例,探讨了电阻率层析成像技术在天然气水合物可视化观测中的可用性。实验结果表明,电阻率层析成像技术能够实时在线监测沉积物体系中冰的形成和溶解过程,以及该过程中冰在沉积物孔隙中的分布规律。结冰-融冰过程中沉积物体系的电导率分布受温度、孔隙连通性、盐度因素影响,排盐效应对电导率不均匀性分布影响明显。研究结果对进一步开展电阻率层析成像技术在天然气水合物探测方面的应用有一定的参考意义。 展开更多
关键词 天然气水合物 电阻率层析成像 结融冰 模拟实验
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南海北部台西南盆地硫酸盐—甲烷转换带自生矿物特征 被引量:1
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作者 邬黛黛 谢瑞 +2 位作者 孙甜甜 刘丽华 吴能友 《地质论评》 CAS CSCD 北大核心 2020年第S01期81-83,共3页
研究表明,我国南海北部冷泉活动发育,台西南盆地是冷泉活动的典型区域,以九龙甲烷礁最为典型。由于水合物分解、甲烷渗漏引起的冷泉活动带来的冷泉流体中含有大量的甲烷,上涌甲烷与孔隙水中的硫酸根等离子发生氧化还原反应,其中最为典... 研究表明,我国南海北部冷泉活动发育,台西南盆地是冷泉活动的典型区域,以九龙甲烷礁最为典型。由于水合物分解、甲烷渗漏引起的冷泉活动带来的冷泉流体中含有大量的甲烷,上涌甲烷与孔隙水中的硫酸根等离子发生氧化还原反应,其中最为典型的反应就是硫酸盐还原—甲烷厌氧氧化作用(AOM)。而这个反应区域被称为硫酸盐还原—甲烷厌氧氧化反应带或转换带,这个转换带相对于硫酸盐—甲烷界面(SMI)是一个相对完整的反应带。在这个反应带内,由于受硫酸盐还原—甲烷厌氧氧化作用的影响,会导致孔隙水异常,造成碱性及硫化环境,从而导致碳酸盐矿物及硫化物矿物的形成,并且该反应还会造成产物中特殊的硫同位素组成,同时也会影响Mo和U等氧化还原敏感元素的富集或亏损。 展开更多
关键词 南海北部 冷泉 甲烷厌氧氧化(AOM)
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