天然气水合物钻井装备技术发展是关键

天然气水合物钻井装备技术发展是关键

一、开发天然气水合物钻探设备工艺是关键(论文文献综述)

冉恒谦,梁健,张林霞,周红军,李艺[1](2021)在《“十三五”地质钻探工程技术发展回顾及“十四五”展望》文中研究说明技术创新发展是地质钻探工程事业的核心、灵魂和第一驱动力。本文通过总结我国地质钻探工程领域"十三五"科技创新成果,深刻认识地质科技创新发展新要求,系统把握地质科技创新基础,展望了地质钻探工程技术"十四五"科技创新的总体思路、发展目标和主要任务,以深入实施国家创新驱动发展战略,提升地质科技创新能力。

王冬冬[2](2021)在《南海低渗弱固结水合物储层地质特征及物性刻画》文中研究说明天然气水合物(以下简称水合物)具有资源量大、分布广和清洁无污染等优点,被国际公认为21世纪最具潜力的战略资源。20世纪90年代中后期以来,我国相继在南海北部东沙、神狐、琼东南和西沙海槽4个海区开展了天然气水合物资源综合调查与研究工作,先后发现了 22个具明显BSR异常的天然气水合物区块,圈定了 6个水合物成矿远景区、19个成矿区带、25个有利区块、24个钻探目标区,取得了一系列重大找矿成果。尤其是2017年和2020年在南海神狐海域实施的水合物试采,使我国成为了全球首个实现在海域粉砂质储集层水合物开采中,获得连续稳定产气的国家。目前,天然气水合物已被正式列为我国第173种新矿种,其产业化开始加速。然而,南海水合物储层以低渗弱固结泥质粉砂或粉砂质泥岩为主,储层精细描述困难,导致其中水合物含量认识不清,进而影响了资源量评价和开采层位优选。而低渗弱固结的工程地质特性又导致开采水合物分解半径小,产能难以达标,同时还易诱发井壁垮塌、出砂、地层沉降、气体泄漏、甚至地质灾害等问题,这使得我国水合物产业化仍面临经济性和安全性的双重挑战。因此,系统刻画储层地质特征及物性参数是南海典型水合物藏安全高效开采的基础,对实现水合物产业化开发具有重要意义。据此,本文在系统梳理和总结南海历次水合物钻探计划、水合物试采相关数据和研究成果的基础上,对南海典型低渗弱固结水合物储层所取获水合物岩心进行了系统测试和分析,并结合相关模拟实验的认识,从定量和定性两个方面研究了南海低渗弱固结水合物储层的地质特征和储层物性,主要得出以下结论和认识:(1)水合物储层由含水量高的深灰色粘土质粉砂组成,富含有孔虫壳体,钙质超微化石和草莓状黄铁矿集合体。其中,砂颗粒棱角尖锐,分选性较好;粘土矿物以层状伊利石为主;有孔虫以浮游类为主且含量高;水合物主要为孔隙填充、颗粒胶结、微裂隙填充的复合分布模式,大量水合物赋存于有孔虫壳体内。(2)水合物储层总体处于低温、低能、相对稳定的弱还原沉积环境;水合物气源的成因类型与构造密切相关,通常在沟源性断裂发育的区域,气源以热成因或混合成因为主,而其他区域则以生物成因为主。水合物的产出与分布,由浊流沉积体和厚层细粒沉积物失稳体构成的储层盖层组合及气源宏微观运移通道共同控制。(3)水合物富集程度受沉积物颗粒的比表面积、储层的孔径、有孔虫的丰度等微观因素控制,水合物饱和度整体随着比表面积的减小、中值孔径和有孔虫丰度的增加,呈现上升的趋势。另外,水合储层内部,粒径相对小的沉积物颗粒含量越高的部位,微裂隙越发育,其对水合物的成藏十分有利。(4)水合物分解之后的储层孔隙度约20%,有效渗透率约0.5~0.75mD,剪切强度大约300KPa,摩擦角约20°,内聚力处于几十至上百KPa的水平。同时,当围压增大时,水合物分解之后的储层有效渗透率急剧减小,力学性质弱化明显;在相同的剪切速率条件下,围压越大,剪切变形致使其内孔隙水压力越大,且存在应变硬化现象,但无明显剪切强度峰值。此外,归一化渗透率Kr拟合公式:Kr=(1-Sh)3.6/(1+Sh)2.58适用于南海低渗弱固结水合物储层渗透率的预测。(5)水合物储层当围压的增加或剪应变的减少时,剪切模量呈指数上升,而阻尼比呈指数下降。在围压相同的条件下,剪切模量、阻尼比随饱和度的增加而上升,而剪切模量的应力敏感指数饱和度随饱和度的增加呈现出明显的下降趋势。当储层中的水合物以孔隙填充型为主,剪切模量与孔隙度负相关,阻尼比和剪切模量的应力敏感指数与孔隙度正相关。当水合物以骨架支撑型为主时,剪切模量和阻尼与孔隙度正相关,敏感指数b与孔隙度负相关,而且剪切模量和阻尼比的值出现“跃升”,敏感指数b明显降低。水合物可类比为一种填充孔隙的固相材料,其可导致剪切模量增加,敏感指数b降低,剪切模量随应变的增加而衰减的速率加快。水合物和沉积物颗粒之间极有可能存在未转化的水膜,其应是导致阻尼比随水合含量增加而上升的关键因素。

李彦龙[3](2021)在《南海目标区块天然气水合物开发井控砂介质堵塞模拟与控砂参数优化研究》文中研究说明南海天然气水合物(简称“水合物”)储层具有埋藏浅、固结弱、渗流难等特点,水合物开采工程面临着较大的地质风险考验,相应的试采方案对地质与工程一体化调控的依赖程度远高于常规油气。特别是储层大规模出砂已导致全球数次水合物试采被迫终止,成为制约海域水合物安全高效开采的关键工程地质风险之一。厘清水合物开采井控砂介质工况并制定合理的控砂参数对实现科学合理的出砂调控、保证开采井长期安全高效运行至关重要。据此,本文聚焦海域天然气水合物试采过程中的控砂完井方案与完井参数优选评价问题,重点针对水合物二次生成堵塞对控砂完井的影响,开展了以下四个方面的研究:(1)机械筛管类控砂介质二次水合物堵塞规律与主控因素分析;(2)砾石填充类控砂介质二次水合物堵塞规律与主控因素分析;(3)水合物试采机械筛管类控砂介质挡砂精度优选方法;(4)水合物试采水平井砾石充填工艺参数优化设计与分析。研究表明:水合物二次生成导致的控砂介质堵塞是现场试采不可回避的工程问题之一,控砂介质中水合物二次富集堆积可导致控砂介质渗透率降低到初始渗透率的1%~2%;泥质在控砂介质表面的堆积导致二次水合物堵塞时间提前,加剧二次水合物堵塞程度;综合控砂介质的挡砂需求和防堵塞要求,推荐南海水合物试采井控砂介质挡砂精度设计采用“防粗疏细”的方法;为满足水合物长水平段水平井开采需求,须保证砾石充填作业的充填延伸极限不小于水平井建井延伸极限。水合物储层中充填延伸极限受地层平均水合物饱和度、滤失速率、充填砾石颗粒密度、砂比、携砂液粘度、携砂液密度等因素的影响,采用“轻质砂+低砂比+降粘剂”组合工艺,是延长充填延伸极限、拓宽砾石充填工艺在水合物水平井中应用范围的必然要求。本文以控砂介质二次水合物堵塞实验评价为基础,提出了机械筛管类控砂介质挡砂精度优选方法,优化了水平井砾石充填工艺参数,可为后续水合物开采井完井防砂方案设计和合理的生产制度确定提供理论和技术支撑,对推进水合物产业化发展具有重要意义。

何家雄,钟灿鸣,姚永坚,阎贫,王彦林,万志峰,关雎,张金峰[4](2020)在《南海北部天然气水合物勘查试采及研究进展与勘探前景》文中指出20世纪90年代中后期以来,南海北部天然气水合物勘查取得了丰硕的勘探成果和里程碑式的重大突破与进展。迄今为止,通过勘查评价已在南海北部圈定了两大天然气水合物成藏带及三大富集区,先后勘探发现了3个超千亿立方米储量规模的天然气水合物矿藏。同时,通过2017年和2020年2次探索性试采均获得了产气总量及日均产气量超世界新记录,而且攻克了深水海底浅表层未成岩软地层水平井钻采核心技术,实现了由"探索性试采向试验性试采"的重大跨越和突破。然而,南海天然气水合物资源勘查试采这一庞大复杂的系统工程,尚面临着诸多问题和挑战,如天然气水合物成因成藏类型与气源供给及产出赋存特点、天然气水合物成藏机理及主控因素、勘查试采技术方法优化创新与商业化产能目标的实现,以及天然气水合物可持续滚动勘探开发的战略选区及其资源/储量接替等,因此,南海天然气水合物资源勘查试采工程项目工作仍然非常艰巨且任重道远。

张金华,樊波,刘瑞江[5](2020)在《天然气水合物钻探现状与钻井技术》文中研究指明钻井是天然气水合物勘探发现最直接的手段,也是天然气水合物开发的必要环节。天然气水合物,尤其是海域深水天然气水合物的勘探与开发对钻井技术提出更高的要求。在总结全球天然气水合物钻探现状和钻井技术的基础上,对天然气水合物钻井面临的挑战和未来发展方向进行分析。总结认为,全球已在多个冻土区和海域开展了天然气水合物勘探与试采,显示了较好的天然气水合物勘探开发前景;天然气水合物钻探通常与随钻测井相结合,并以常规钻探设备、水基钻井液为主;天然气水合物试采井的完井方式各不相同,尚未形成有效的完井技术系列;天然气水合物的温度-压力特征、储层特征、埋深特征和力学特征等决定了天然气水合物钻井面临井筒稳定性、钻井液安全密度窗口窄等方面的挑战。未来,应进一步探索研究控压钻井、欠平衡钻井、套管钻井、隔热竖管钻井、深水浅软地层水平井钻完井、潜式钻探设备组合和经济环保高效型低温钻完井液等技术在天然气水合物钻井中的应用。

李星泊[6](2020)在《天然气水合物岩心船载检测系统与样品分析方法研究》文中指出天然气水合物是一种清洁高效的新能源,全球储量巨大,被认为是21世纪最具开采价值的非常规能源之一。我国南海水合物资源储量达800亿吨油当量,是我国石油、天然气探明储量的总和,具有广阔的开发前景。经过前期开展的海域天然气水合物勘探普查,我国已进入天然气水合物前景矿区钻探详勘和目标区试采的关键时期,实现水合物储层高精度刻画,获得试采区水合物矿藏真实特征,是安全高效开采的首要前提。天然气水合物赋存于深海沉积层中,储层特征对原位条件极其敏感,保真条件下水合物岩心船载原位检测与基础物性解析是目前研究的主要难点。为此,本文针对水合物岩心检测关键技术难题,开发了高压(~30MPa)水合物赋存形态声学反演方法、微观渗流特性可视化方法和原位力学特性测试方法,形成了一套超声波探测、X射线CT扫描与三轴力学测试一体化船载检测系统。多次赴我国南海水合物勘探靶区进行现场海试研究,提出了水合物样品岩心分析流程与方法,获取了南海试采区水合物岩心基础理化性质。首先,研发了天然气水合物岩心保压转移过程中水合物饱和度原位检测装置和分析技术。开发了高压(~30 MPa)水合物保压岩心归位整形与旋进式声波探测一体化系统,通过频率筛选确定了适用于南海钻探靶区水合物岩心声波测试的最佳频率为100 kHz,解决了超声波检测中的绕射难题。研究发现在水饱和条件下,水合物的生成会导致透射波主频峰值频率向低频位移,而气饱和条件仅伴随有主频峰值强度的变化。应用谱比法提取了透射波首波并结合快速傅里叶变换确定了波形的衰减系数,发现衰减系数随水合物饱和度的增大而增大。为现场天然气水合物保压岩心声波数据分析建立了水合物饱和度声学反演模型。其次,为了获取天然岩心中水合物赋存形态及微观渗流特性,研发了一套螺旋式船载X射线CT扫描系统。提出了岩心加持装置的分层结构方案,解决了保压条件下的射线衰减和旋转偏心问题。完成了南海水合物岩心样品的原位扫描及三维结构重建,实现了天然岩心中各组分空间分布及水合物赋存形态可视化。基于CT扫描图像建立了天然岩心的孔隙网络模型,提取了天然气水合物岩心中与水合物骨架结构相关的渗流特征参数。对比分析了不同埋藏深度和饱和度下天然岩心内气水两相渗流相对渗透率及毛细管力变化规律。第三,为了获取保真岩心原位力学参数以构建天然岩心强度准则,研发了一套天然气水合物岩心样品转移和三轴仪试验系统。样品转移装置在样品原位状态下,通过分离节点实现取样岩心的无形变脱膜,并移入三轴压力室,实现了保真岩心样品的力学特性测试。设计了带可视窗的三轴仪压力室,提供了岩心破坏模式的可视分析。研究了埋藏深度和水合物饱和度对岩心强度及变形特性的影响,分析发现170m比120m埋深岩心呈现出更明显的应变硬化现象,水合物岩心的强度和初始刚度随着含水合物饱和度的增大而增大。本研究成果为构建水合物保真岩心强度准则提供了重要的技术手段。本文作者搭载中海油708地质勘探船赴南海琼东南、荔湾水合物勘探靶区,开展了现场海试研究。应用开发的船载岩心检测系统完成了多次南海试采靶区现场海试,获得全站位多个采样深度保压岩心的粒径、孔隙水氯离子浓度等理化性质,发现了 120~170 m埋深范围内的取样岩心粒径分布和氯离子浓度均出现了异常变化,结合随钻测井数据判定,该深度范围是水合物的主要富集区。通过多次海试现场试验,在上述工作基础上参与完成了中海油水合物岩心基础理化性质测试与分析企业规范标准的制定,总结整理了两套分别针对非保真和保真岩心样品的检测分析流程,为我国南海天然气水合物试采提供基础数据支撑。

范东稳[7](2020)在《南祁连木里坳陷天然气水合物气源岩特征及资源潜力研究》文中认为目前,经济发展需求与能源匮乏之间的矛盾日趋明显,加快步伐非常规能源的开发利用已迫在眉睫。我国陆域天然气水合物调查主要集中在南祁连盆地木里坳陷,在成藏特征、条件及模式等方面的研究中积累了大量资料,而天然气水合物的气源主要贡献层系及资源潜力还尚不明晰。查明气源主要贡献层系并揭示资源前景可为日后指导勘探提供参考。本文围绕研究主题,在详细梳理各层系岩性、沉积构造及沉积相特征的基础上明确了木里坳陷四套层系的地质特征,利用测试手段分析及对比了各层系的有机地球化学指标,并进一步基于热模拟生烃实验探讨了不同层系为天然气水合物提供的气源条件,综合二维地震与储集岩物性测试阐释了天然气水合物的储集与成藏条件,系统评价了该区天然气水合物资源前景。取得的主要认识:(1)石炭系、二叠系岩性特征以中厚层砂岩、薄层粉砂岩为主,沉积相类型为浅海陆棚相、滨岸相和三角洲相,该套层系泥岩层大部分缺失,推测构造作用强烈断层发育所导致;同时,石炭系、二叠系有机质丰度偏低,整体生烃生气能力较差,难以成为天然气水合物潜在气源岩。(2)三叠系岩性特征以中薄层泥岩、中厚层砂岩为主,泥岩累计厚度较大,并发育薄煤层,沉积相类型为潮坪相、湖泊相和河流相;同时,三叠系以很好和好烃源岩为主,有机质类型以Ⅲ型为主,有机质成熟度均处于成熟阶段,生烃生气能力较强,可作为天然气水合物主要潜在气源岩。(3)侏罗系岩性特征以中厚层粉砂岩、中厚层泥岩、厚煤层为主,沉积相类型为辫状河相、三角洲相和湖泊相;同时,侏罗系以很好、好和中等烃源岩为主,有机质类型主要为Ⅱ型和Ⅲ型,有机质成熟度介于低成熟与成熟之间,可作为天然气水合物次要潜在气源岩。(4)基于热模拟生烃实验,木里坳陷三叠系和侏罗系样品所生成的烃类气体均以甲烷为主,甲烷的产气量随实验设定温度的升高而增大,重烃气量则先增加后降低,并基于天然气水合物中烃类气体特征统计各样品在350℃~400℃区间段内甲烷和总烃的平均产气量,以进一步探讨对比三叠系、侏罗系烃源岩的生烃生气潜力,结果表明三叠系烃源岩具有较好的生烃生气潜力,侏罗系次之。(5)根据储集岩物性测试、二维地震、剖面实测及钻探资料,并基于我国陆域天然气水合物成藏模式及成藏条件分析,分别选用有机碳质量平衡法和体积法计算了木里坳陷天然气水合物地质资源量,并分析了该区域资源前景及有利勘探层位。

刘嘉玮[8](2020)在《天然气水合物无干扰匀速绳索钻探取心工具关键部位力学分析及优化》文中指出无干扰匀速绳索钻探取心工具是一种提取海底渗漏型天然气水合物样品的取心工具,绳索打捞技术的应用使整个过程具有工作效率高、耗时短等优点。由于海底的复杂性,在取心的过程中该工具最先与海底天然气水合物岩层接触的关键部位管鞋,贯入水合物的工作过程可能对其产生扰动,或使其发生相变。这会对提取的渗漏型水合物岩层样品的成分和含量判断造成影响。另外,作为容纳提取样品的薄壁冲击管在取心完成后,存在贯满岩心的衬管不易从薄壁冲击管中抽出,以及在薄壁冲击管工作过程中当载荷较大时会导致临界强度不足而发生屈曲等问题。为了解决上述问题,本文以减小管鞋贯入水合物过程的阻力,防止薄壁冲击管发生屈曲都可减小其对水合物的扰动这一想法为基础,以岩心直径为Φ72mm、单筒可取岩心长度为1m、最大工作外径D不超过90mm的无干扰匀速绳索钻探取心工具为例,应用ANSYS Workbench有限元分析软件和LS-DYNA非线性显示动力学分析软件,分别对取心工具的关键部位管鞋进行结构尺寸优化,和对薄壁冲击管进行补强和优化等分析。对管鞋的结构尺寸优化结果显示,当管鞋的尺寸参数为:l=25mm,α=22°,β=10.35°,l1=11mm、l2=14mm,δ=1.0mm时,满足强度要求,且管鞋的贯入阻力降低了 3.6kN。对薄壁冲击管进行补强,采用加强筋两侧夹角γ=10°,数量为ni=20个时,即补强角度为200°,薄壁冲击管的临界压力由补强前的164.2kN增加到182.3kN,随着补强角度的增加,临界压力成近似线性增加。研究结果对减小管鞋贯入岩层的阻力,增加薄壁冲击管的刚性,进而提高岩层样品的保真率有一定的参考价值,也在一定程度上避免海底沉积层强度降低而导致的海底滑坡等诸多钻井安全问题。

杨翔[9](2020)在《水合物冷冻取样干冰-酒精冷冻法制冷效率优化的实验研究》文中进行了进一步梳理天然气水合物具有储量巨大、能量密度高、分布广泛等特点,是一种高效优质的清洁能源。钻探取样能为水合物资源量评价提供最准确的数据,然而在水合物取心过程中,如果水合物岩心的温度与压力超出了水合物温压稳定区,水合物会发生分解,破坏岩心的原始性质。保压钻具是采用球阀或翻板阀使取心筒密封,使用预充高压惰性气体的蓄能器保持取样筒内压力,防止水合物样品分解。本文研究的天然气水合物冷冻取样方法是利用外部冷源在孔底将水合物样品冷冻至低温状态,激发水合物的自保护效应,使水合物在低压条件下仍然不会分解,从而获得高保真水合物样品。冷冻取样钻具结构简单且能够获得大直径岩心。干冰-酒精冷冻法是冷冻取样方法采用的冷冻方式之一,采用干冰-酒精混合物作为冷源。通过前期的冷冻取样实验研究发现,虽然使用该冷冻法能够实现冷冻岩心,但干冰-酒精混合物冷冻能量利用效率较低,仅为10.75%,没有能够充分的利用干冰-酒精混合物的冷能。为提高冷源的制冷效率,进一步降低岩心的冷冻温度,并在结构上缩短取样器的长度,本文开展提高干冰-酒精混合物制冷效率的实验研究,确定影响制冷效率的主要因素,并得到提高制冷效率的工艺参数和技术措施。冷源存储过程和冷冻岩心过程是冷冻取样方法中影响制冷效率的两个主要过程,要提高制冷效率,就一定要提高干冰-酒精混合物的存储效率和冷冻岩心效率。本文以此为研究思路,并以天然气水合物绳索式孔底冷冻双弹卡取样钻具为研究对象,设计加工天然气水合物冷源存储与样品制冷联合实验装置。基于前期的实验结果,进一步确定了干冰与酒精比例、干冰粒径、排气压力以及干冰-酒精混合物初始温度共4个因素作为影响制冷效率的主要因素,并开展上述两个主要过程的正交优化实验,揭示影响制冷效率的内在机制,确定影响制冷效率主要因素的技术参数,分析计算冷冻取样钻探施工的主要冷冻工艺参数。为提高干冰-酒精混合物的存储效率,进行了冷源存储实验。冷源存储效率对于提高冷源制冷效率具有重要作用。根据绳索取心钻进单回次所需时间,需要冷源有效存储时间约为120min。通过实验确定了干冰与酒精比例、干冰粒径、排气压力以及初始温度对冷源存储效率的影响规律。结果表明,冷源在储冷机构中冷量散失少,在存储过程结束后仍然能够提供大量冷冻能量,从干冰-酒精混合物存储后的温度、存储效率以及有用能三方面进行分析得知,排气压力对存储结束时干冰-酒精混合物的温度以及存储效率有着显着影响,并确定了采用纳米气凝胶毡作为保温材料,保温层厚度为11.5mm。综合实验结果,优化冷冻取样干冰-酒精混合物的参数为:干冰-酒精比例为2.5:1.75、排气压力为0.1MPa、干冰粒径为颗粒、冷源初始温度为-85℃。可以实现冷源存储时间120min后,干酒-干冰混合物温度最低为-78.85℃,存储效率为81.6%,能够满足冷冻岩心对冷源温度和冷冻能量的工艺要求。为提高干冰-酒精混合物冷冻岩心效率,进行了冷冻岩心正交实验。根据孔底冷冻取样的工艺要求,以岩心在孔底冷冻所需最长时间30min为前提开展模拟岩心的冷冻实验。根据冷源存储与样品制冷联合实验装置中冷冻腔的体积要求,确定干冰与酒精的比例为2.5:1.5,确定了干冰粒径、排气压力以及冷源初始温度对干冰-酒精混合物冷冻效率的影响规律。从冷冻岩心温度、冷冻效率以及干冰-酒精混合物有用能三方面进一步分析得知,干冰粒径与排气压力是影响岩心冷冻效果的关键因素。干冰-酒精混合物中粉末状干冰越多,注入冷冻腔过程越为困难。排气压力影响干冰相变过程,排气压力越大,干冰-酒精混合物冷冻效率越低。实验还发现,冷冻取样器的控制阀堵与储冷腔下部保温之间距离为17.5mm,影响了干冰-酒精混合物注入冷冻腔的过程。综合分析冷冻岩心过程,优化冷冻取样干冰-酒精混合物的配比为干冰:酒精=2.5:1.5,选用颗粒状干冰,冷源初始温度为-85℃,排气压力为0.1Mpa,可以实现模拟岩心在30min内温度降低至-59.7℃。通过冷源存储实验和冷冻岩心实验,采用干冰与酒精的比例为2.5:1.5,选用颗粒状干冰,冷源初始温度为-85℃,排气压力为0.1MPa的实验参数组合,制冷效率达到32.35%,较前期研究的制冷效果增加了近2倍。利用本文的实验研究成果,分析研究了天然气水合物孔底冷冻钻探取样施工的工艺参数,确定了取样施工的主要冷冻工艺参数,以及提高冷冻能量利用率的技术措施,形成了一整套天然气水合物孔底冷冻钻进取样技术工艺,为开展海域水合物冷冻取样实验具有重要的指导意义。

王志刚,胡志兴,李小洋,伍晓龙,董新柱,史二铃,尹浩,梁健,刘秀美[10](2020)在《水力喷射微小井眼技术用于海域水合物钻探的可行性分析》文中进行了进一步梳理天然气水合物具有储量丰富、清洁高效的特点,世界各国非常重视天然气水合物资源的调查和开采工作,我国在2017年顺利实施了海域天然气水合物直井试采工作,并取得了丰硕的成果。水力喷射微小井眼技术是一项正在兴起的新型钻探技术,已经在石油钻探中得到了一定的应用,将其应用到海域天然气水合物钻探中具有钻井成本低、可顺利完成水平段钻进、降低井眼轨迹控制难度、储层污染小,降低了大规模海底坍塌的风险的优势,但是还存在着水平段长度短、井壁稳定性差、卡钻事故处理难度大、钻井工具开发难、连续油管寿命短等关键技术问题需要解决。

二、开发天然气水合物钻探设备工艺是关键(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、开发天然气水合物钻探设备工艺是关键(论文提纲范文)

(2)南海低渗弱固结水合物储层地质特征及物性刻画(论文提纲范文)

作者简历
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究目的和意义
    1.2 天然气水合物概述
        1.2.1 天然气水合物简介
        1.2.2 天然气水合物的基本性质
        1.2.3 天然气水合物的分布与资源量
    1.3 国内外研究现状分析
        1.3.1 天然气水合物的勘探开发现状
        1.3.2 全球典型地区水合物储层地质特征研究现状
        1.3.3 水合物勘探开发现场水合物储层物性研究现状
    1.4 研究内容与技术路线
        1.4.1 主要研究内容
        1.4.2 技术路线
        1.4.3 本文创新点摘要
第二章 南海低渗弱固结水合物储层地质特征
    2.1 地质背景概况
    2.2 水合物岩心及测试方法
        2.2.1 岩心取样位置
        2.2.2 测试方法简介
    2.3 水合物岩心沉积物的表观特征和定量分析
        2.3.1 水合物岩心及其沉积物样品的表观特征
        2.3.2 沉积物样品的组分及相关参数分析
        2.3.3 烃类气体组成及其碳氢同位素特征
    2.4 水合物储层的地质特征
        2.4.1 沉积环境
        2.4.2 水合物气的成因及主要来源
        2.4.3 储层与盖层组合
        2.4.4 气源运移疏导通道
        2.4.5 影响水合物聚集的微观因素
        2.4.6 成藏模式
    2.5 本章小结
第三章 南海低渗弱固结水合物储层的物性特征
    3.1 原位水合物储层的孔-渗-饱特征
    3.2 原位水合物储层的力学特征
    3.3 水合物分解后储层的孔隙度和渗透率特征
    3.4 水合物分解后储层的力学特性
    3.5 本章小结
第四章 南海低渗弱固结水合物储层的物性预测模型
    4.1 低渗弱固结水合物储层渗透率预测模型
        4.1.1 含水合物沉积物渗透率实验
        4.1.2 含水合物沉积物渗透率理论模型
        4.1.3 低渗弱固结水合物储层的渗透率预测模型
    4.2 低渗弱固结水合物储层的力学性能预测模型
        4.2.1 水合物储层力学性能预测
        4.2.2 不同力学模型预测对比
    4.3 本章小结
第五章 南海低渗弱固结水合物储层的动力学性质及动态响应
    5.1 实验设备、材料和流程
        5.1.1 实验设备
        5.1.2 实验材料
        5.1.3 实验流程
    5.2 剪切模量和阻尼比的动态响应和特性
        5.2.1 剪切模量和阻尼的应力响应
        5.2.2 剪切模量和阻尼的应变响应
        5.2.3 孔隙度、饱和度与剪切模量应力敏感指数的关系
        5.2.4 孔隙度、饱和度对剪切模量衰减速率的影响
    5.3 剪切模量和阻尼比与水合物及未转化水的关系
        5.3.1 剪切模量与水合物分布特征的关系
        5.3.2 阻尼比与未转化的液态水
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 主要结论和认识
    6.2 不足之处与展望
致谢
参考文献

(3)南海目标区块天然气水合物开发井控砂介质堵塞模拟与控砂参数优化研究(论文提纲范文)

作者简介
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究目的及意义
    1.2 国内外研究现状及存在的问题
        1.2.1 国内外研究现状
        1.2.2 存在的主要问题
    1.3 研究内容与技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 研究目标
        1.3.3 拟解决的关键科学问题
        1.3.4 研究思路与方法
        1.3.5 特色与创新之处
第二章 机械筛管类控砂介质水合物二次生成堵塞特征
    2.1 实验装置及实验过程
        2.1.1 实验原理与实验装置
        2.1.2 实验材料与实验方法
        2.1.3 实验方案
    2.2 机械筛网二次水合物堵塞过程分析
        2.2.1 堵塞过程中筛网介质拟渗透率的演化规律
        2.2.2 堵塞过程中的温度-压力演化规律
    2.3 机械筛网二次水合物堵塞影响因素分析
        2.3.1 介质堆叠层数的影响
        2.3.2 温度的影响
        2.3.3 流速的影响
    2.4 机械筛网二次水合物堵塞机理其现场调控启示
        2.4.1 水合物二次生成堵塞机理探讨
        2.4.2 对水合物试采现场调控的启示意义
    2.5 本章小结
第三章 砾石填充类控砂介质水合物二次生成堵塞特征与泥质堵塞耦合效应分析
    3.1 实验材料与实验方案
        3.1.1 实验原理及实验步骤
        3.1.2 实验材料与实验方案
    3.2 典型砾石充填层中水合物二次生成堵塞特征
        3.2.1 陶粒中的典型水合物堵塞特征
        3.2.2 石英砂中的典型堵塞特征
        3.2.3 石英砂与陶粒堵塞特征差异
    3.3 温压条件对水合物堵塞影响规律
        3.3.1 初始压力的影响
        3.3.2 温度的影响
    3.4 砾石颗粒性质对水合物堵塞影响规律
        3.4.1 砾石粒径的影响
        3.4.2 颗粒类型的影响
    3.5 预充填介质二次水合物堵塞经验预测模型
        3.5.1 堵塞机理
        3.5.2 预测模型的建立
    3.6 泥质堵塞与二次水合物堵塞耦合特征
        3.6.1 典型水合物-泥质双重堵塞特征
        3.6.2 双重堵塞与纯水合物堵塞特征差异
        3.6.3 泥质-水合物堵塞耦合机理
    3.7 本章小结
第四章 水合物试采井控砂筛管最佳缝网孔径优选方法
    4.1 目标区储层粒度分布特征
        4.1.1 区域地质背景
        4.1.2 地层砂粒度分布特征
    4.2 “防粗疏细”筛管控砂精度设计方法
        4.2.1 “防粗疏细”的基本原理
        4.2.2 “防粗疏细”控砂精度优选步骤
        4.2.3 分层控砂条件下的控砂精度优选方法
    4.3 算例分析
        4.3.1 特定层位的最佳控砂精度设计
        4.3.2 分层控砂精度设计
    4.4 本章小结
第五章 水平井砾石充填工艺参数优化设计与分析
    5.1 水合物开采水平井完井方式
        5.1.1 常用的控砂完井方式简介
        5.1.2 水合物开采水平井砾石充填完井的挑战
        5.1.3 目标区地层及虚拟水平井信息
    5.2 充填关键参数计算方法
        5.2.1 α波砂床高度
        5.2.2 充填循环压耗计算
        5.2.3 安全作业窗口
        5.2.4 泵注程序的设计
    5.3 充填延伸极限及其影响因素
        5.3.1 充填延伸极限的定义
        5.3.2 地层因素的影响
        5.3.3 充填工艺参数的影响
    5.4 多级β波充填拓宽安全作业窗口
    5.5 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 主要认识和结论
    6.2 展望
致谢
参考文献

(5)天然气水合物钻探现状与钻井技术(论文提纲范文)

1 天然气水合物钻探现状
    1.1 冻土区域
    1.2 海域
2 天然气水合物钻井技术
    2.1 钻探设备及施工方式
    2.2 完井方式
    2.3 钻完井液
    2.4 挑战与展望
        (1)加强海域天然气水合物定向井、水平井钻井工艺技术研究。
        (2)探索经济高效的天然气水合物钻完井液。
        (3)探索新型防砂技术。
        (4)研发配套海洋工程技术。
3 结论

(6)天然气水合物岩心船载检测系统与样品分析方法研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
主要符号表
1 绪论
    1.1 选题背景和意义
        1.1.1 南海天然气水合物成藏模式与分布特征
        1.1.2 神狐海域地质及水合物矿藏特性
        1.1.3 矿藏特性分析方法
    1.2 天然气水合物岩心样品检测分析技术研究进展
        1.2.1 国内外天然气水合物保真取样技术
        1.2.2 现场岩心分析技术
    1.3 本文研究内容及技术路线
2 船载水合物岩心声波探测系统与声学特性
    2.1 船载保压岩心声波探测系统研发
        2.1.1 船载对接方法
        2.1.2 系统组成及功能实现
    2.2 含水合物玻璃砂沉积物中的声波波速与衰减规律
        2.2.1 声波探测基本原理
        2.2.2 声波波速测量及衰减系数计算方法
        2.2.3 水合物生成方式对声波波速的影响
        2.2.4 气饱和含水合物沉积物中的声波衰减规律
        2.2.5 水饱和含水合物沉积物中的声波衰减规律
        2.2.6 水合物赋存类型预测
    2.3 块状水合物堆积形态声波检测方法
        2.3.1 主要结构及工作原理
        2.3.2 定位与信号反演方法
        2.3.3 堆积厚度校准与模拟堆积测量结果
    2.4 本章小结
3 船载水合物岩心X射线CT探测系统与微观特性
    3.1 X射线CT探测系统研发
        3.1.1 船载探测系统的特殊要求
        3.1.2 扫描方式的选取
        3.1.3 岩心夹持装置
    3.2 基于孔隙网络模型的渗流模拟和计算
        3.2.1 南海水合物储层沉积物CT扫描与图像处理
        3.2.2 微观孔隙参数提取
        3.2.3 基于孔隙网络模型的气水两相渗流特性分析
    3.3 本章小结
4 船载水合物岩心三轴试验系统与力学特性
    4.1 三轴试验系统研发
        4.1.1 主机系统布局
        4.1.2 转移系统研发
    4.2 转移方案与实施步骤
        4.2.1 从储样器至转移装置
        4.2.2 从转移装置至三轴装置
    4.3 天然气水合物岩心力学强度及变形特性
        4.3.1 应力应变曲线
        4.3.2 埋深影响
        4.3.3 饱和度影响
    4.4 本章小结
5 南海天然气水合物沉积物储层分析与评价
    5.1 船载实验室整体布局与测试方法
        5.1.1 船载实验室整体布局
        5.1.2 南海沉积物岩心水合物饱和度预测方法
    5.2 南海天然气水合物岩心样品分析流程
        5.2.1 非保真样品分析流程
        5.2.2 保真样品分析流程
    5.3 南海天然气水合物岩心样品现场分析与评价
        5.3.1 孔隙含水率
        5.3.2 分解气
        5.3.3 沉积物颗粒
        5.3.4 水合物稳定带
    5.4 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 创新点
    6.3 展望
参考文献
攻读博士学位期间科研项目及科研成果
致谢
作者简介

(7)南祁连木里坳陷天然气水合物气源岩特征及资源潜力研究(论文提纲范文)

中文摘要
abstract
1 绪论
    1.1 选题背景与项目依托
    1.2 国内外研究现状综述
        1.2.1 天然气水合物概述
        1.2.2 国内外冻土区天然气水合物研究进展
        1.2.3 冻土区天然气水合物成藏条件研究
        1.2.4 木里冻土区天然气水合物气源研究
        1.2.5 天然气水合物资源评价概述
    1.3 存在问题与研究意义
        1.3.1 存在问题
        1.3.2 研究意义
    1.4 研究内容与技术路线
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 技术路线
    1.5 完成的工作量与创新点
        1.5.1 完成的工作量
        1.5.2 论文创新点
2 研究区概况
    2.1 自然地理概况
    2.2 区域构造背景
        2.2.1 构造位置及构造分区
        2.2.2 构造特征
    2.3 地层特征
    2.4 地质演化特征
3 气源岩地质特征
    3.1 石炭系-二叠系
        3.1.1 岩性及构造特征
        3.1.2 岩石地层序列
        3.1.3 岩相类型及特征
        3.1.4 沉积相分析
    3.2 三叠系
        3.2.1 岩性及构造特征
        3.2.2 岩石地层序列
        3.2.3 岩相类型及特征
        3.2.4 沉积相分析
    3.3 侏罗系
        3.3.1 岩性及构造特征
        3.3.2 岩石地层序列
        3.3.3 岩相类型及特征
        3.3.4 沉积相分析
    3.4 气源岩地质条件
    3.5 本章小结
4 气源岩有机地球化学特征
    4.1 样品采集与分析
    4.2 有机质丰度
        4.2.1 有机碳含量
        4.2.2 生烃潜量
    4.3 有机质类型
    4.4 有机质热演化程度
    4.5 生物标志化合物
        4.5.1 生物标志化合物特征
        4.5.2 有机质来源及成熟度
        4.5.3 沉积环境分析
    4.6 气源条件
        4.6.1 石炭系、二叠系
        4.6.2 三叠系
        4.6.3 侏罗系
    4.7 本章小结
5 气源岩热模拟生烃实验
    5.1 样品与实验准备
        5.1.1 理论依据
        5.1.2 实验类型
        5.1.3 实验思路
        5.1.4 实验样品
    5.2 实验方案
    5.3 实验步骤及结果
        5.3.1 实验步骤
        5.3.2 实验结果
    5.4 生烃潜力对比
    5.5 本章小结
6 储集与成藏条件
    6.1 样品采集与分析
    6.2 储集岩特征
        6.2.1 岩石学特征
        6.2.2 物性特征
        6.2.3 孔隙结构特征
    6.3 储集性能初步评价
    6.4 成藏条件
        6.4.1 冻土特征
        6.4.2 天然气水合物稳定带
        6.4.3 运移及聚集条件
    6.5 本章小结
7 天然气水合物资源潜力研究
    7.1 资源量计算方法适用性研究
    7.2 有机碳质量平衡法计算资源量
        7.2.1 方法依据及思路
        7.2.2 计算公式
        7.2.3 参数选取依据
    7.3 体积法计算资源量
        7.3.1 方法依据及思路
        7.3.2 计算公式
        7.3.3 参数选取依据
    7.4 资源潜力评价
        7.4.1 资源量计算结果
        7.4.2 计算结果对比
        7.4.3 有利勘探层位
        7.4.4 资源前景分析
    7.5 本章小结
8 结论及展望
    8.1 结论
    8.2 下一步工作展望
参考文献
附录1

(8)天然气水合物无干扰匀速绳索钻探取心工具关键部位力学分析及优化(论文提纲范文)

学位论文数据集
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国内研究现状
        1.2.2 国外研究现状
    1.3 无干扰匀速绳索钻探取心工具简介和关键部位介绍
        1.3.1 工具简介
        1.3.2 影响天然气水合物岩层扰动的因素及防范措施
        1.3.3 关键部位介绍
    1.4 本课题来源及主要研究内容
        1.4.1 课题来源
        1.4.2 主要研究内容
        1.4.3 论文结构安排
第二章 冲击装置贯入岩层的力学分析和模拟参数的确定
    2.1 冲击装置贯入水合物岩层理论分析
        2.1.1 冲击装置贯入过程受力分析
        2.1.2 “桩效应”现象
    2.2 模拟参数的确定
        2.2.1 钻探取心工具关键部位材料设定
        2.2.2 岩层围压的确定
        2.2.3 摩擦系数的确定
        2.2.4 岩层参数的确定及本构模型的选取
第三章 管鞋的有限元分析及优化
    3.1 取心过程中贯入阻力的影响因素分析
    3.2 有限元分析软件前处理
    3.3 管鞋尺寸优化
        3.3.1 端面尺寸δ的初步确定
        3.3.2 管鞋锥面沿轴向长度l的优化
        3.3.3 管鞋前锥角α的优化
        3.3.4 管鞋前锥面沿轴向长度l_1和前锥角α组合优化
        3.3.5 端面尺寸δ的优化
    3.4 管鞋前锥面的结构变化及对比分析
    3.5 临界工作条件下优化后管鞋强度分析
第四章 基于LS-DYNA的管鞋贯入岩层过程仿真分析
    4.1 LS-DYNA非线性有限元动力学分析程序简介
        4.1.2 仿真分析流程
    4.2 无围压下管鞋贯入岩层过程模拟分析
        4.2.1 LS-DYNA前处理、加载和求解
        4.2.2 结构尺寸优化前后管鞋贯入水合物岩层时贯入阻力对比
        4.2.3 不同贯入速度对管鞋应力和阻力影响规律探究
        4.2.4 岩层突变对管鞋最大应力和贯入阻力的影响规律探究
        4.2.5 仿真结果的可靠性验证
第五章 薄壁冲击管的补强分析
    5.1 薄壁冲击管稳定性分析
    5.2 薄壁冲击管补强分析
        5.2.1 薄壁冲击管补强方式
        5.2.2 有限元分析前处理
        5.2.3 未补强与初步补强的结果对比
    5.3 加强筋补强结构优化
        5.3.1 加强筋两侧面夹角γ和数量n_i的优化
        5.3.2 补强后的薄壁冲击管屈曲分析
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者及导师简介
专业学位硕士研究生学位论文答辩委员会决议书

(9)水合物冷冻取样干冰-酒精冷冻法制冷效率优化的实验研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 研究现状
        1.2.1 保温保压取样技术
        1.2.2 冷冻取样技术
    1.3 研究内容
    1.4 技术路线
第2章 冷源存储与样品制冷联合实验装置设计
    2.1 设计目的和技术要求
        2.1.1 设计目的
        2.1.2 技术要求
    2.2 总体结构和工作原理
    2.3 冷冻机构设计
        2.3.1 岩心长度
        2.3.2 冷冻能量
        2.3.3 干冰用量计算
    2.4 储冷机构设计
        2.4.1 储冷腔容积计算
        2.4.2 储冷腔保温层选择
    2.5 控制机构设计
    2.6 监测机构设计
        2.6.1 温度传感器设置
        2.6.2 压力传感器选择
    本章小结
第3章 干冰-酒精混合物存储实验研究
    3.1干冰-酒精混合物存储正交实验
        3.1.1 实验目的
        3.1.2 实验内容
        3.1.3 正交实验方案设计
    3.2 实验结果及分析
        3.2.1 实验数据及分析
        3.2.2 干冰-酒精混合物温度分析
        3.2.3 干冰-酒精混合物有用能分析
        3.2.4 干冰-酒精混合物存储效率分析
    本章小结
第4章 干冰-酒精混合物冷冻模拟岩心实验研究
    4.1冷冻模拟岩心正交实验
        4.1.1 实验目的
        4.1.2 实验内容
        4.1.3 实验方案
    4.2 实验结果及分析
        4.2.1 实验数据及分析
        4.2.2 岩心温度分析
        4.2.3 干冰-酒精混合物有用能分析
        4.2.4 冷冻效率分析
    4.3 干冰-酒精冷冻法工作参数优化
    本章小结
第5章 天然气水合物冷冻取样钻探工艺设计
    5.1 绳索式双弹卡孔底冷冻取样钻具
    5.2 冷冻取样绳索钻探工艺方法设计
    本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 创新点
    6.3 展望
参考文献
作者简介及科研成果
致谢

(10)水力喷射微小井眼技术用于海域水合物钻探的可行性分析(论文提纲范文)

0 引言
1 水力喷射微小井眼钻井技术国内外研究发展现状
2 水力喷射微小井眼钻井技术
    2.1 微小井眼径向水平井钻井系统
    2.2 水力喷射系统
3 水力喷射微小井眼技术在海域水合物钻探中的应用前景分析
    3.1 钻井成本低
    3.2 可顺利完成水平段钻进
    3.3 降低了井眼轨迹控制难度
    3.4 储层污染小,降低了大规模海底坍塌的风险
4 水力喷射微小井眼技术在海域水合物钻探中应用的关键技术
    4.1 水平段长度
    4.2 井壁稳定
    4.3 卡钻事故处理
    4.4 钻井工具开发
    4.5 连续油管寿命短
5 结论和建议

四、开发天然气水合物钻探设备工艺是关键(论文参考文献)

  • [1]“十三五”地质钻探工程技术发展回顾及“十四五”展望[A]. 冉恒谦,梁健,张林霞,周红军,李艺. 第二十一届全国探矿工程(岩土钻掘工程)学术交流年会论文集, 2021(总第428期)
  • [2]南海低渗弱固结水合物储层地质特征及物性刻画[D]. 王冬冬. 中国地质大学, 2021
  • [3]南海目标区块天然气水合物开发井控砂介质堵塞模拟与控砂参数优化研究[D]. 李彦龙. 中国地质大学, 2021
  • [4]南海北部天然气水合物勘查试采及研究进展与勘探前景[J]. 何家雄,钟灿鸣,姚永坚,阎贫,王彦林,万志峰,关雎,张金峰. 海洋地质前沿, 2020(12)
  • [5]天然气水合物钻探现状与钻井技术[J]. 张金华,樊波,刘瑞江. 科学技术与工程, 2020(35)
  • [6]天然气水合物岩心船载检测系统与样品分析方法研究[D]. 李星泊. 大连理工大学, 2020(01)
  • [7]南祁连木里坳陷天然气水合物气源岩特征及资源潜力研究[D]. 范东稳. 中国地质大学(北京), 2020(04)
  • [8]天然气水合物无干扰匀速绳索钻探取心工具关键部位力学分析及优化[D]. 刘嘉玮. 北京化工大学, 2020(02)
  • [9]水合物冷冻取样干冰-酒精冷冻法制冷效率优化的实验研究[D]. 杨翔. 吉林大学, 2020(08)
  • [10]水力喷射微小井眼技术用于海域水合物钻探的可行性分析[J]. 王志刚,胡志兴,李小洋,伍晓龙,董新柱,史二铃,尹浩,梁健,刘秀美. 探矿工程(岩土钻掘工程), 2020(02)

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天然气水合物钻井装备技术发展是关键
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