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天然氣水合物開采基礎 版權信息
- ISBN：9787030680174
- 條形碼：9787030680174 ; 978-7-03-068017-4
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
天然氣水合物開采基礎 內容簡介
本書是對作者近20年研究成果的總結，系統地介紹了天然氣水合物開采涉及的基本原理與方法。全書共11章，內容主要集中在四個方面：天然氣水合物熱力學與相變動力學特征、天然氣水合物儲層基礎特性、天然氣水合物開采方法及管道輸運安全、天然氣水合物儲層力學特性與穩定性；重點闡釋了天然氣水合物相平衡熱力學及生成與分解特性，開采過程儲層導熱、滲流與力學特性變化規律，降壓、注熱、置換三種方法下天然氣水合物開采產氣特性和管道流動安全保障，以及天然氣水合物開采過程儲層穩定性和安全評價。
天然氣水合物開采基礎 目錄
目錄
序
前言
第1章 緒論 1
1.1 天然氣水合物研究意義與進展 1
1.2 天然氣水合物基礎物性 4
1.3 天然氣水合物儲層特征 5
1.4 天然氣水合物開采技術與儲層安全 7
1.5 天然氣水合物基礎研究前沿挑戰 11
參考文獻 12
第2章 天然氣水合物相平衡熱力學 13
2.1 天然氣水合物相平衡影響因素 13
2.1.1 測試裝置與技術 13
2.1.2 多孔介質影響 16
2.1.3 鹽度影響 17
2.1.4 氣體組分影響 21
2.2 天然氣水合物相平衡熱力學模型 22
2.2.1 經典熱力學模型 22
2.2.2 多孔介質體系模型 25
2.2.3 含鹽多孔介質體系模型 28
2.3 基于機器學習算法的預測模型 33
2.3.1 機器學習算法介紹 33
2.3.2 數據來源與模型指標 35
2.3.3 模型分析與驗證 37
參考文獻 40
第3章 天然氣水合物生成與分解 43
3.1 天然氣水合物成核誘導時間 43
3.1.1 天然氣水合物成核誘導時間影響因素 44
3.1.2 天然氣水合物成核誘導時間預測 46
3.1.3 納米材料促進天然氣水合物生成 48
3.2 天然氣水合物生長與賦存形態 49
3.2.1 天然氣水合物生長特性 50
3.2.2 水合物生成動力學模型 56
3.2.3 水合物孔隙賦存形態 61
3.3 天然氣水合物分解與二次生成 67
3.3.1 天然氣水合物分解特性 67
3.3.2 天然氣水合物二次生成特性 69
參考文獻 73
第4章 天然氣水合物儲層導熱特性 75
4.1 有效導熱系數測量方法 75
4.1.1 常規測量方法 75
4.1.2 熱敏電阻點熱源法 76
4.2 天然氣水合物儲層導熱特性 79
4.2.1 有效導熱系數影響因素 79
4.2.2 相變過程有效導熱系數 81
4.2.3 儲層有效傳熱系數 84
4.3 水合物儲層有效導熱系數模型 88
4.3.1 經典有效介質模型 88
4.3.2 權重系數混合模型 91
參考文獻 93
第5章 天然氣水合物儲層滲流特性 95
5.1 天然氣水合物儲層滲透率特征 95
5.1.1 水合物飽和度與滲透率 95
5.1.2 水合物分解及二次生成過程滲透率 102
5.1.3 降壓開采水相非達西滲透特性 106
5.2 儲層孔隙結構與相對滲透率 107
5.2.1 孔隙網絡模型 107
5.2.2 氣水相對滲透率 113
5.3 儲層滲流特性和產氣特征 117
5.3.1 各向異性水合物藏開采模型 118
5.3.2 滲透率各向異性對開采的影響 120
參考文獻 127
第6章 天然氣水合物儲層力學特性 130
6.1 天然氣水合物沉積物力學特性 130
6.1.1 平均粒徑的影響 130
6.1.2 水合物飽和度的影響 132
6.1.3 有效圍壓的影響 133
6.1.4 溫度的影響 134
6.1.5 剪切速率的影響 136
6.1.6 莫爾-庫侖準則分析 137
6.2 天然氣水合物分解過程沉積物力學特性 138
6.2.1 降壓過程水合物沉積物力學特性 140
6.2.2 注熱過程水合物沉積物力學特性 147
6.3 二氧化碳置換開采沉積物力學特性 153
6.3.1 水合物飽和度與有效圍壓的影響 154
6.3.2 屈服和剪縮特性分析 157
參考文獻 160
第7章 天然氣水合物降壓開采 163
7.1 天然氣水合物降壓開采特征參數 163
7.1.1 壓力與溫度 163
7.1.2 產氣速率 166
7.1.3 氣水比 168
7.2 天然氣水合物降壓開采影響因素 170
7.2.1 降壓方式 171
7.2.2 儲層導熱系數 173
7.2.3 儲層比熱容 176
7.2.4 儲層滲透率 179
7.2.5 水合物飽和度 180
7.3 儲層水含量對天然氣水合物分解的影響 182
7.3.1 開采過程儲層水含量變化 182
7.3.2 低水量儲層降壓開采 184
7.3.3 高水量儲層降壓開采 187
7.3.4 不同水含量儲層產水 190
7.4 南海沉積物內天然氣水合物降壓產氣特性 191
參考文獻 195
第8章 天然氣水合物注熱開采 198
8.1 天然氣水合物注熱開采特征參數 198
8.1.1 壓力與溫度 198
8.1.2 產氣速率與產氣百分比 199
8.1.3 能源利用系數 200
8.2 天然氣水合物注熱開采影響因素 201
8.2.1 儲層導熱系數 201
8.2.2 儲層比熱 204
8.2.3 水合物初始飽和度 208
8.3 天然氣水合物注熱-降壓聯合開采產氣特性 210
8.3.1 氣飽和條件下產氣特性 211
8.3.2 水飽和條件下產氣特性 214
8.4 天然氣水合物微波加熱開采產氣特性 217
8.4.1 儲層飽和度影響 217
8.4.2 儲層熱物性影響 221
參考文獻 224
第9章 天然氣水合物置換開采 226
9.1 置換開采原理 226
9.1.1 置換開采熱動力學可行性 226
9.1.2 置換開采力學可行性 227
9.1.3 置換開采機制 228
9.2 多相態區天然氣水合物置換開采 229
9.2.1 多相態區置換效率定義與計算 229
9.2.2 氣態和液態CO2置換開采 234
9.2.3 非穩定態CH4水合物置換開采 236
9.2.4 CO2乳液及超臨界CO2置換開采 237
9.3 天然氣水合物置換開采強化方法 239
9.3.1 降壓強化置換開采 239
9.3.2 注熱強化置換開采 243
9.3.3 抑制劑強化置換開采 247
9.3.4 混合氣置換開采 248
參考文獻 254
第10章 天然氣水合物開采儲層穩定性 256
10.1 天然氣水合物沉積物臨界狀態本構模型 256
10.1.1 耗散函數與流動法則 257
10.1.2 硬化規律 258
10.1.3 真實應力空間中的屈服面 260
10.1.4 彈性關系與彈塑性關系 261
10.1.5 模型驗證 262
10.2 天然氣水合物開采多物理場耦合數值模擬 265
10.2.1 傳熱-滲流-變形-化學耦合控制方程 267
10.2.2 方程求解與模型驗證 274
10.3 天然氣水合物開采儲層穩定性影響因素 278
10.3.1 井壁溫度變化 278
10.3.2 降壓開采過程 282
10.3.3 多井開采模式 286
10.4 水合物開采儲層穩定性分析案例 288
10.4.1 孔壓、溫度及飽和度分布 291
10.4.2 有效應力和儲層位移場 294
參考文獻 297
第11章 天然氣水合物開采管道輸運安全 299
11.1 管道流動特性與堵塞機理 299
11.1.1 天然氣水合物漿液流動特性 299
11.1.2 管道水合物堵塞機理 304
11.2 管道堵塞監檢測技術 311
11.2.1 壓差監測技術 311
11.2.2 壓力波檢測技術 315
11.2.3 聲波檢測技術 319
11.2.4 超聲波檢測技術 322
參考文獻 327
序
前言
第1章 緒論 1
1.1 天然氣水合物研究意義與進展 1
1.2 天然氣水合物基礎物性 4
1.3 天然氣水合物儲層特征 5
1.4 天然氣水合物開采技術與儲層安全 7
1.5 天然氣水合物基礎研究前沿挑戰 11
參考文獻 12
第2章 天然氣水合物相平衡熱力學 13
2.1 天然氣水合物相平衡影響因素 13
2.1.1 測試裝置與技術 13
2.1.2 多孔介質影響 16
2.1.3 鹽度影響 17
2.1.4 氣體組分影響 21
2.2 天然氣水合物相平衡熱力學模型 22
2.2.1 經典熱力學模型 22
2.2.2 多孔介質體系模型 25
2.2.3 含鹽多孔介質體系模型 28
2.3 基于機器學習算法的預測模型 33
2.3.1 機器學習算法介紹 33
2.3.2 數據來源與模型指標 35
2.3.3 模型分析與驗證 37
參考文獻 40
第3章 天然氣水合物生成與分解 43
3.1 天然氣水合物成核誘導時間 43
3.1.1 天然氣水合物成核誘導時間影響因素 44
3.1.2 天然氣水合物成核誘導時間預測 46
3.1.3 納米材料促進天然氣水合物生成 48
3.2 天然氣水合物生長與賦存形態 49
3.2.1 天然氣水合物生長特性 50
3.2.2 水合物生成動力學模型 56
3.2.3 水合物孔隙賦存形態 61
3.3 天然氣水合物分解與二次生成 67
3.3.1 天然氣水合物分解特性 67
3.3.2 天然氣水合物二次生成特性 69
參考文獻 73
第4章 天然氣水合物儲層導熱特性 75
4.1 有效導熱系數測量方法 75
4.1.1 常規測量方法 75
4.1.2 熱敏電阻點熱源法 76
4.2 天然氣水合物儲層導熱特性 79
4.2.1 有效導熱系數影響因素 79
4.2.2 相變過程有效導熱系數 81
4.2.3 儲層有效傳熱系數 84
4.3 水合物儲層有效導熱系數模型 88
4.3.1 經典有效介質模型 88
4.3.2 權重系數混合模型 91
參考文獻 93
第5章 天然氣水合物儲層滲流特性 95
5.1 天然氣水合物儲層滲透率特征 95
5.1.1 水合物飽和度與滲透率 95
5.1.2 水合物分解及二次生成過程滲透率 102
5.1.3 降壓開采水相非達西滲透特性 106
5.2 儲層孔隙結構與相對滲透率 107
5.2.1 孔隙網絡模型 107
5.2.2 氣水相對滲透率 113
5.3 儲層滲流特性和產氣特征 117
5.3.1 各向異性水合物藏開采模型 118
5.3.2 滲透率各向異性對開采的影響 120
參考文獻 127
第6章 天然氣水合物儲層力學特性 130
6.1 天然氣水合物沉積物力學特性 130
6.1.1 平均粒徑的影響 130
6.1.2 水合物飽和度的影響 132
6.1.3 有效圍壓的影響 133
6.1.4 溫度的影響 134
6.1.5 剪切速率的影響 136
6.1.6 莫爾-庫侖準則分析 137
6.2 天然氣水合物分解過程沉積物力學特性 138
6.2.1 降壓過程水合物沉積物力學特性 140
6.2.2 注熱過程水合物沉積物力學特性 147
6.3 二氧化碳置換開采沉積物力學特性 153
6.3.1 水合物飽和度與有效圍壓的影響 154
6.3.2 屈服和剪縮特性分析 157
參考文獻 160
第7章 天然氣水合物降壓開采 163
7.1 天然氣水合物降壓開采特征參數 163
7.1.1 壓力與溫度 163
7.1.2 產氣速率 166
7.1.3 氣水比 168
7.2 天然氣水合物降壓開采影響因素 170
7.2.1 降壓方式 171
7.2.2 儲層導熱系數 173
7.2.3 儲層比熱容 176
7.2.4 儲層滲透率 179
7.2.5 水合物飽和度 180
7.3 儲層水含量對天然氣水合物分解的影響 182
7.3.1 開采過程儲層水含量變化 182
7.3.2 低水量儲層降壓開采 184
7.3.3 高水量儲層降壓開采 187
7.3.4 不同水含量儲層產水 190
7.4 南海沉積物內天然氣水合物降壓產氣特性 191
參考文獻 195
第8章 天然氣水合物注熱開采 198
8.1 天然氣水合物注熱開采特征參數 198
8.1.1 壓力與溫度 198
8.1.2 產氣速率與產氣百分比 199
8.1.3 能源利用系數 200
8.2 天然氣水合物注熱開采影響因素 201
8.2.1 儲層導熱系數 201
8.2.2 儲層比熱 204
8.2.3 水合物初始飽和度 208
8.3 天然氣水合物注熱-降壓聯合開采產氣特性 210
8.3.1 氣飽和條件下產氣特性 211
8.3.2 水飽和條件下產氣特性 214
8.4 天然氣水合物微波加熱開采產氣特性 217
8.4.1 儲層飽和度影響 217
8.4.2 儲層熱物性影響 221
參考文獻 224
第9章 天然氣水合物置換開采 226
9.1 置換開采原理 226
9.1.1 置換開采熱動力學可行性 226
9.1.2 置換開采力學可行性 227
9.1.3 置換開采機制 228
9.2 多相態區天然氣水合物置換開采 229
9.2.1 多相態區置換效率定義與計算 229
9.2.2 氣態和液態CO2置換開采 234
9.2.3 非穩定態CH4水合物置換開采 236
9.2.4 CO2乳液及超臨界CO2置換開采 237
9.3 天然氣水合物置換開采強化方法 239
9.3.1 降壓強化置換開采 239
9.3.2 注熱強化置換開采 243
9.3.3 抑制劑強化置換開采 247
9.3.4 混合氣置換開采 248
參考文獻 254
第10章 天然氣水合物開采儲層穩定性 256
10.1 天然氣水合物沉積物臨界狀態本構模型 256
10.1.1 耗散函數與流動法則 257
10.1.2 硬化規律 258
10.1.3 真實應力空間中的屈服面 260
10.1.4 彈性關系與彈塑性關系 261
10.1.5 模型驗證 262
10.2 天然氣水合物開采多物理場耦合數值模擬 265
10.2.1 傳熱-滲流-變形-化學耦合控制方程 267
10.2.2 方程求解與模型驗證 274
10.3 天然氣水合物開采儲層穩定性影響因素 278
10.3.1 井壁溫度變化 278
10.3.2 降壓開采過程 282
10.3.3 多井開采模式 286
10.4 水合物開采儲層穩定性分析案例 288
10.4.1 孔壓、溫度及飽和度分布 291
10.4.2 有效應力和儲層位移場 294
參考文獻 297
第11章 天然氣水合物開采管道輸運安全 299
11.1 管道流動特性與堵塞機理 299
11.1.1 天然氣水合物漿液流動特性 299
11.1.2 管道水合物堵塞機理 304
11.2 管道堵塞監檢測技術 311
11.2.1 壓差監測技術 311
11.2.2 壓力波檢測技術 315
11.2.3 聲波檢測技術 319
11.2.4 超聲波檢測技術 322
參考文獻 327
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