深海天然氣水閤物開采概論 [Introduction of Methane Hydrate Production in Deep Sea] 下載 mobi epub pdf 電子書 2024

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內容簡介

　　《深海天然氣水閤物開采概論》係統地收集並綜閤闡述國內外有關深海天然氣水閤物的調查和研究成果。介紹瞭天然氣水閤物的研究現狀、基本性質，係統論述瞭水閤物氣藏的形成和勘探技術、鑽井與取樣、力學特性、開采方法、災害預測，以及天然氣水閤物的開發前景。

目錄

目錄
序言
前言
第1章 天然氣水閤物概述 1
1.1 天然氣水閤物簡介 1
1.1.1 天然氣水閤物的特點 1
1.1.2 天然氣水閤物結構 4
1.1.3 天然氣水閤物的分類 5
1.2 我國天然氣水閤物資源 7
1.2.1 我國海域的天然氣水閤物資源 7
1.2.2 我國凍土帶的天然氣水閤物資源 9
1.3 國際上天然氣水閤物研究進展 11
1.3.1 20世紀70年代以前的研究進展 14
1.3.2 20世紀80年代的研究進展 15
1.3.3 20世紀90年代以來的研究進展 15
1.4 我國天然氣水閤物研究現狀 17
參考文獻 19
第2章 天然氣水閤物成藏機製 21
2.1 天然氣水閤物的形成條件 22
2.1.1 溫度和壓力 22
2.1.2 地熱梯度 23
2.1.3 氣體成分 24
2.1.4 同生水的鹽度 25
2.2 天然氣水閤物的成藏機理 25
2.2.1 天然氣水閤物的物質來源 25
2.2.2 碳氫氣體的捕獲方式 29
2.2.3 天然氣水閤物形成的地質模型 30
2.2.4 天然氣水閤物圈閉成藏類型 31
2.3 海底天然氣水閤物的類型及特徵 33
2.4 天然氣水閤物的産狀及特徵 36
參考文獻 36
第3章 天然氣水閤物的勘探技術 38
3.1 天然氣水閤物礦藏的勘察手段 38
3.1.1 地球物理地震法 38
3.1.2 地球物理測井法 40
3.1.3 鑽井取心 42
3.1.4 地球化學法 43
3.1.5 標誌礦物法 44
3.1.6 地熱學法 45
3.1.7 海底可視化技術 46
3.1.8 地質勘探方法 47
3.1.9 地球觀測信息技術 48
3.2 天然氣水閤物資源評價技術 48
3.2.1 天然氣水閤物中甲烷量的計算 49
3.2.2 天然氣水閤物資源量計算 51
3.3 天然氣水閤物的鑽探 52
3.3.1 天然氣水閤物鑽探概況 52
3.3.2 天然氣水閤物鑽探技術 54
3.3.3 天然氣水閤物鑽井過程中的分解抑製與井噴控製 56
3.3.4 天然氣水閤物取樣技術 60
參考文獻 61
第4章 天然氣水閤物開采理論 63
4.1 天然氣水閤物沉積層力學特性 63
4.1.1 含水閤物沉積物的岩性特徵 63
4.1.2 水閤物沉積物力學性質研究現狀 64
4.1.3 水閤物沉積物本構模型 66
4.1.4 水閤物地層滲透率 69
4.2 天然氣水閤物開采數學模型 75
4.2.1 基本假設 75
4.2.2 滲流方程 76
4.2.3 能量守恒方程 77
4.2.4 多孔介質變形場方程 79
4.2.5 相平衡判彆式 83
4.2.6 分解動力學方程 83
4.2.7 其他輔助方程 85
參考文獻 85
第5章 天然氣水閤物力學特性 89
5.1 水閤物力學性質的實驗研究 89
5.1.1 實驗設備 89
5.1.2 試件製作 91
5.1.3 實驗方法與步驟 92
5.1.4 實驗結果 94
5.2 天然氣水閤物開采中海底地層穩定性預測 96
5.2.1 開采模型的構建 96
5.2.2 海底沉降的分析 98
5.3 CO2水閤物人工頂闆控製天然氣水閤物開采海底變形研究 101
5.3.1 CO2水閤物力學性質室內實驗 101
5.3.2 CO2水閤物人工頂闆控製海底變形數值模擬 102
參考文獻 109
第6章 天然氣水閤物的開采方法 111
6.1 注熱法 111
6.1.1 注熱開采模型 112
6.1.2 熱鹽水注入法 113
6.1.3 電磁加熱法 113
6.1.4 分解礦漿法 115
6.2 減壓法 116
6.2.1 通過下伏遊離氣層産氣的降壓方法 117
6.2.2 通過抽取裂隙流體的直接降壓方法 117
6.3 二氧化碳置換法 118
6.3.1 置換原理 119
6.3.2 置換影響因素 120
6.3.3 二氧化碳置換開采天然氣水閤物模式 120
6.4 化學抑製劑法 122
6.5 其他開采方法 126
6.5.1 固態水閤物開采法 126
6.5.2 降解法 127
參考文獻 127
第7章 天然氣水閤物開采誘發的海底地質災害與地層環境變化 130
7.1 水閤物開采引發海底地層環境變化研究進展 130
7.2 天然氣水閤物賦存的地層特性 132
7.2.1 天然氣水閤物在沉積地層中的分布模式 132
7.2.2 天然氣水閤物賦存地層的力學特性 133
7.2.3 天然氣水閤物賦存地層的孔隙度和水閤物飽和度 134
7.3 開采誘發海底地質災害發生機理 134
7.3.1 自然界海底滑坡的過程和機理 134
7.3.2 水閤物分解導緻的海底滑坡機理 138
7.4 水閤物分解引起海底滑坡的理論模型 141
參考文獻 143
第8章 天然氣水閤物研究進展 146
8.1 國外天然氣水閤物勘探現狀 146
8.2 俄羅斯天然氣水閤物研究進展 148
8.2.1 基礎研究 149
8.2.2 資源評估 150
8.2.3 開采利用 151
8.3 日本天然氣水閤物研究進展 152
8.3.1 基礎研究和鑽探先導試驗 152
8.3.2 天然氣水閤物的中長期研究計劃 153
8.3.3 日本對天然氣水閤物研究的期望與挑戰 157
8.4 我國南海天然氣水閤物研究進展 158
8.4.1 南海天然氣水閤物發育的地質條件 158
8.4.2 南海水閤物分布和發育特徵與成藏 161
8.4.3 存在問題及研究展望 164
參考文獻 166

精彩書摘

　　《深海天然氣水閤物開采概論》：
　　上述兩種控製辦法對水閤物分解的抑製作用是有限的，有時在某些地區、某些弱地層下鑽井液密度過火會造成嚴重的負麵影響，如鑽井液漏失、失水加劇和大量氣體進入地層等。因此，在鑽井液中加入一定量的化學試劑（包括卵磷脂、多聚物或PVP（polyvinyl pyrrolidone，聚乙烯吡咯烷酮）），通過吸附作用，試劑吸附於齣露水閤物錶麵，從而減緩水閤物的分解速度，並使水閤物已分解齣的自由水和氣體迅速形成水閤物，控製氣體擴散。
　　卵磷脂是由含兩個脂肪酸分子組成的甘油酯。卵磷脂的第三個碳原子與磷酸脂化，結果磷酸被脂連到氮基上。卵磷脂具有較強的吸濕性且在非常低的溫度下形成結晶體。卵磷脂被廣泛應用於食品工業中並對環境無害。當水閤物層在鑽孔附近融化時，它將轉化成水（85%）和壓縮的、自由的不溶性氣體。氣體直到其飽和度超過臨界值纔開始運動。在卵磷脂抑製水閤物分解的作用機理方麵，錶麵吸附起關鍵作用。另外，卵磷脂分子可形成不同類型的聚閤物（主要取決於卵磷脂的濃度和介質的成分），在水閤物沒有融化時，卵磷脂分子將吸附在水閤物錶麵，變成多層聚閤物，捕捉其中疏水和親水部分。在水閤物融化的開始階段，自由水可以跑齣水閤物錶麵，但吸附在其錶麵的卵磷脂接下來則通過溶解釋放齣的烴和水相而擴展成為多層結構。這種結構將減少水相和氣相流動的空隙，並封堵空隙，使空隙中的液體溶解度和黏度增加，從而減少氣相的擴散，即自由氣體減少。在使用卵磷脂化學劑的條件下，盡管阿拉斯加北極地區東南邊緣的永凍土層K—11井的鑽井液密度隻有0.98g／cm3，但水閤物的分解仍然得到瞭很好地抑製。
　　3.井噴控製
　　對於永凍土地區天然氣水閤物鑽井可能發生的井噴，由於地層比較硬，井噴控製一般采用傳統方法進行。海洋鑽進中，對井噴控製中防噴器內水閤物再生的防治研究比較多，但是還沒有關於水閤物層井噴控製的研究實例。
　　1）井噴控製特點
　　鑽進水閤物層時，井噴控製主要有三個方麵：鑽進中及停鑽後，水閤物層的井噴；鑽入水閤物下部遊離氣時的井噴；防噴器內再生水閤物，尤其是井噴控製作業中。
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