天然气水合物成藏超声实验研究

• 作 者: 曹孟常
• 机 构: 中国石油大学(北京)
• 出 处: 中国石油大学(北京)
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 天然气水合物 成藏特征 超声监测 地质勘探

随着20世纪80～90年代海底天然气水合物在全球范围内的大量发现，气体水合物已成为能源领域和资源领域的一大研究热点，而天然气水合物的模拟实验研究是海洋天然气水合物研究的基础。水合物在沉积物中形成时，由于充填和胶结作用，改变了沉积物骨架结构，增加了沉积物弹性系数，从而提高了沉积物声速，所以无论在实验室研究还是在海洋地质勘探中，超声波都是一种有效的探测手段。本文利用超声探测手段对水合物成藏(生成)进行了模拟实验研究。　　本文在了解、掌握天然气水合物的物性的基础上，自行设计并搭建了一套天然气水合物成藏模拟实验装置以模拟水合物在自然界中的动态演化，并利用超声换能器和温度压力传感器来监测水合物生成进程。　　本文完成了游离气供气模式下沉积物中水合物动态生成实验。实验结果表明，水合物在沉积物中的存在状态影响含水合物沉积物的声速。在沉积物中，随着水合物的生成，声速逐渐增大，最后趋于一个稳定值，在趋于稳定值的过程中，声速会出现一定程度的波动；对于松散状态的沉积物无法采集到清晰的声速信号。　　本文结合电阻探测手段考察了多孔介质中水合物的生成和分布情况。实验结果表明水合物自下而上，由外至内呈倒圆台型分布。另外，沉积物最底层水合物声速值高于其他位置处声速值；底层沉积物处声速值先于其他位置处出现增越。　　本文完成了溶解气模式下沉积物水合物动态生成实验。实验结果表明，前期声速随体系温度降低而下降，后期由于甲烷溶解度有限，水合物生成量较少，声速趋于稳定。　　本文对游离气实验水合物饱和度进行了估计并利用各经验方程和等效介质理论对水合物饱和度和声速之间的关系进行了计算比较，通过调整方程参数建立了适合本实验条件的李权重方程。