刘志超
- 作品数：9 被引量：33H指数：4
- 供职机构：中国地质大学工程学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家重点基础研究发展计划中国地质调查局地质调查项目更多>>
- 相关领域：石油与天然气工程天文地球更多>>
- 天然气水合物储层超声雾化防砂排水采气实验研究被引量：2
- 2022年
- 天然气水合物储层具浅埋藏、弱固结、低渗透、高泥质、非均质等特点,钻采过程中易出现严重的出砂问题,是制约天然气水合物安全高效开采的“瓶颈”之一。现有的天然气水合物储层防砂技术主要来源于常规油气开采中常用的防砂方法,防砂精度控制和稳产增产矛盾突出。为此,本文提出了一种天然气水合物储层超声雾化防砂排水采气方法,配合挡砂介质在有效防住10μm以上砂的同时,将水雾化成5μm左右的小水滴产出,降低水的携砂能力并加速水气产出,进而实现连续排水产气。基于该方法搭建了简易实验模拟评价装置,进行了初步的模拟实验。实验结果表明该方法具有一定的可行性,水气可以通过雾化片的锥孔不断产出。但是由于储层砂中还存在大量直径小于雾化片锥孔直径的泥质成分,雾化装置还需针对泥质成分的存在做进一步优化,否则泥质成分将堵塞在雾化片锥孔附近降低雾化片的振荡频率,造成排水产气的中止。这些初步的工作可以为天然气水合物储层防砂增产提供新的思路。
- 罗强刘志辉宁伏龙窦晓峰刘志超
- 关键词：天然气水合物采气超声雾化
- 一种物性参数可控的人造长岩心制作技术与影响因素分析被引量：5
- 2016年
- 在天然气水合物等非常规能源勘探过程中,获取不同地层和不同岩性的完整天然岩心不仅存在一定的技术难题,同时还需要较高的经济成本。因此,利用人造岩心模拟已知物性参数的原位地层来替代天然岩心已成为非常规能源领域内的一种研究趋势。针对现有人造岩心技术存在的长度较小、难以满足特殊实验需求,长岩心均匀压实较难以及对原位地层物性参数模拟的准确性不足等问题,研发了一种人造长岩心制作仪器与工艺。根据均匀性试验和正交试验等测试结果,得出一种可靠的均匀人造长岩心制作方法,提出了一种准确模拟目标地层物性参数的试验思路,同时从微观角度分析了多种因素对岩心物性参数的影响机理,并量化研究了多因素及交互作用对岩心渗透率的影响规律。研究结果表明,研发出的岩心制作仪器与工艺的可靠性与可重复性较高,所制岩心均匀密实。密度、渗透率和孔隙度随长度的变化均控制在3.3%以内,且可制作物性参数分段差异的岩心,既简单实用又成本低廉,而且,该人造岩心制作方法能准确模拟冻土区水合物地层的孔隙度和渗透率,孔隙尺寸空间分布也与天然岩心较为相近,仿真程度较高。
- 郑明明蒋国盛刘志超刘天乐彭力王震曹函孙平贺
- 关键词：天然气水合物孔隙度渗透率
- 泡状流下氨基酸对甲烷水合物形成过程的动力学抑制模拟被引量：1
- 2022年
- 基于水合物勘探与开发现场井筒内气体流动情况,模拟井筒内水合物的形成过程,在恒温、恒压和恒泡状流条件下评价几种常见氨基酸对水合物形成各阶段的抑制情况及聚集形态的影响,并探究其抑制水合物形成的内在机理。研究结果表明:随着疏水性增强,氨基酸抑制效果变差,抑制效果较好的氨基酸最终在井筒内形成的水合物壳更薄、更大,水合物形成总量更少;在水合物形成过程中,井筒出口流量发生2次阶梯形突降,水合物形成速率曲线随时间呈典型的“驼峰”状;对于同一种氨基酸,在相同浓度时,对各阶段抑制效果由高到低依次为Ⅲ阶段(停止进气)、Ⅱ阶段(水合物正常形成)和Ⅰ阶段(水合物诱导期);氨基酸抑制机理随着水合物生成阶段不同而变化,在水合物生长初期主要表现为—NH2及—COOH对水分子的吸附及扰乱作用,在水合物形成中后期,氨基酸分子被形成的水合物排开,氨基酸膜包裹在水合物晶体周围,从而阻止水合物成核及晶体进一步生长。
- 刘志辉罗强张贺恩宁伏龙刘志超刘志超欧文佳
- 关键词：水合物动力学抑制剂氨基酸
- 水合物储层颗粒间微力测试与分析被引量：1
- 2022年
- 海域天然气水合物储层具有离散特征,从颗粒角度研究水合物与储层泥砂之间的力学行为,有助于揭示水合物储层力学和出砂行为的微观机理,为离散元数值模拟提供参数。本文基于自行搭建的颗粒间微力测试装置,分析了模拟水合物储层中水滴与砂团的吸附行为,测试了水合物颗粒与砂板在干燥和润湿条件下的黏附力,以及不同法向力、接触时间和温度条件下的水合物颗粒与砂团间的切向力,并模拟观测了水合物储层在加热分解过程中的介观剪切滑移。研究结果表明:干燥砂团对水滴产生了强烈的吸附;在干燥条件下,砂板与水合物颗粒无明显黏附行为,润湿条件下黏附力急剧增大;水合物颗粒与砂团的接触切向力与法向力符合摩尔-库仑准则,短接触时间(120 s)内接触切向力增大趋势不明显,在相平衡温度附近出现微弱峰值。在温度稳定条件下,水合物储层介观滑移中未观测到明显的砂团破坏和砂粒剥离;在加热分解条件下,分解水迅速进入砂团中,造成砂团局部砂粒剥离,随着分解水增多,剪切滑移过程中砂团整体被破坏,可能诱发储层出砂和沉降。
- 罗强刘志辉宁伏龙窦晓峰刘志超
- 关键词：出砂
- 基于直接测量的水合物储层颗粒间作用力测试系统与测试方法被引量：2
- 2021年
- 针对水合物储层失稳和出砂行为力学机制的微观刻画难题,开发一种基于直接测量储层颗粒间作用力的微力测量装置,并提出相应的测试方法,通过对比前人水滴、冰颗粒和水合物颗粒间的黏附力测试结果,验证装置的准确性,进而开展冰颗粒、四氢呋喃(tetrahydrofuran,THF)水合物颗粒与南海砂之间的摩擦力测试。结果表明,冰和THF水合物颗粒与南海砂之间呈现非常相似的摩擦响应行为;在较小荷载条件下,THF水合物颗粒与南海砂之间摩擦系数小于冰颗粒与南海砂之间摩擦系数;随着荷载的增加,THF水合物颗粒与南海砂之间的滑动摩擦系数与冰颗粒的十分接近,约为0.6。
- 于彦江罗强宁伏龙陆红锋刘志辉彭力彭力史浩贤刘志超刘志超
- 关键词：水合物测试装置摩擦力
- 水合物开采储层出砂数值模拟研究进展被引量：14
- 2020年
- 出砂是水合物安全、高效、长期、可控开采面临的主要风险之一,也是制约水合物产业化发展的瓶颈难题之一。通过数值模拟手段对水合物开采过程中井眼出砂的发生、发展及防控效果进行研究是揭示开采过程中储层出砂机理并厘清出砂规律的经济有效手段,对科学设计防砂控泥完井方式、推进水合物产业化进程具有重要作用。据此,本文系统梳理了水合物开采储层出砂数值模拟研究现状。首先简要分析了水合物开采出砂多场耦合作用机理,然后以出砂判断准则为切入点分析了连续介质理论在水合物出砂数值研究中的应用,接着扩展到基于离散介质理论的出砂行为机理分析和规律预测,总结了离散单元法构建水合物出砂模型的核心要素,包括水合物赋存模式、水合物分解效应和流固耦合作用。最后讨论了当前数值模拟研究存在的主要问题,对今后水合物开采储层出砂数值模拟研究提出了相应的建议。
- 宁伏龙窦晓峰孙嘉鑫孙嘉鑫李彦龙刘志超赵颖杰刘昌岭李彦龙于彦江李芷刘昌岭曹鑫鑫
- 关键词：水合物数值模拟多场耦合离散单元法
- 用原子力显微镜研究温度和接触界面对THF水合物形貌的影响被引量：9
- 2019年
- 天然气水合物的表面形貌和性质一直是水合物研究领域的基础科学问题,它不仅制约人工环境下油气管线内水合物颗粒间聚集以及颗粒与管壁接触并阻塞管道的程度,而且还影响自然环境下水合物与沉积物骨架颗粒间接触关系以及相应的内聚力和摩擦角.本文首次运用原子力显微镜(AFM)对不同温度和不同界面合成的四氢呋喃(THF)水合物进行了表征,分析了温度和接触界面对其表面特征的影响.结果表明:在气-液界面自由生长的多晶THF水合物,生长温度越低,晶粒尺寸越小并更容易出现不定形水合物.晶粒界面的横截面呈"V"字形,其宽度和深度随生长温度降低而减小.在固-液界面受限生长的多晶THF水合物,其表面形貌和粗糙度除了受生长温度影响外还与接触的固体介质有关.当生长温度较高时晶粒尺寸较大,晶粒界面清晰可见;但生长温度较低时接触介质表面性质会影响二者分离后水合物表面形貌,如会出现微孔洞等结构且粗糙度变大,观察不到晶粒界面.这一发现对解释水合物沉积物残余强度特征与机制具有重要启示意义.
- 彭力宁伏龙李维曹品强刘志超刘志超张准孙嘉鑫孙嘉鑫张凌蒋国盛刘天乐刘天乐
- 关键词：表面形貌原子力显微镜粗糙度
- 基于原子力显微镜的四氢呋喃水合物微观力学测试被引量：4
- 2020年
- 微纳尺度下的水合物力学特性对厘清外荷载下孔隙中水合物与沉积物骨架相互作用机制以及揭示含水合物沉积物宏观力学行为机理具有重要意义.本文使用改装的低温原子力显微镜和直径5μm的二氧化硅(SiO2)微球胶体探针对四氢呋喃(THF)水合物进行了测试.在温度-30℃^-10℃和探针驱动速率0.5~20.0μm/s条件下,获得了微球压入THF水合物样品的深度、接触时间与接触力之间的关系以及微球与THF水合物样品间的黏附力.结果显示:压入过程中THF水合物产生了塑性变形,压入诱发的水合物相变可能进一步增强了塑性行为.在相同接触力作用下压入速率越小或温度越高, THF水合物的硬度越小且塑性行为越明显. THF水合物的屈服应力存在阈值(或者临界效应),这可能是导致含水合物沉积物应变硬化和应变软化现象的重要原因之一.基于修改后的幂率流变(PLR)黏弹性模型,低驱动速率和相对高温条件下THF水合物的黏弹性更显著. THF水合物表面的似液层和分解液在样品与微球间形成的液桥是两者间产生黏附力的主要原因,在温度-30℃^-10℃范围内黏附力约1.1~2.5μN,它主要与脱离前两者间的接触面积有关.
- 彭力李维宁伏龙刘志超刘志超欧文佳张凌孙嘉鑫张凌程万孙嘉鑫
- 关键词：SIO2微球原子力显微镜塑性黏弹性出砂机理
- 大洋科学钻探与海洋水合物钻井液体系研究进展
- 2023年
- 大洋科学钻探与天然气水合物的勘探开发都离不开钻井,且两者都会面临水合物形成和分解造成的风险。而钻井液是钻井工程的“血液”,因此,学术界和工业界对钻井液体系进行了深入研究,提出和设计了不同类型钻井液配方以服务于科学钻探和水合物安全高效钻采。该文综述了大洋科学钻探与水合物钻井特点及风险和相应钻井液性能需求,总结了国内外常用钻井液体系及性能评价,指出了当前研究存在的问题,并提出了今后钻井液体系发展方向,从而促进我国水合物商业化开采进程和服务于大洋科学钻探。
- 郭东东郭东东宁伏龙宁伏龙刘志超刘志超
- 关键词：天然气水合物钻井液
