天然氣(qi)水(shui)(shui)(shui)合(he)物(wu)是(shi)全球非常規油氣(qi)資源勘探開(kai)(kai)發(fa)的(de)(de)熱點。我國南(nan)海可燃冰儲(chu)(chu)量(liang)約(yue)為680億噸(dun)油當量(liang),但多屬于富含細顆粒粉砂(sha)和(he)膨(peng)脹(zhang)性黏(nian)土(tu)的(de)(de)泥質(zhi)粉砂(sha)型水(shui)(shui)(shui)合(he)物(wu)藏,開(kai)(kai)采難度(du)大。細顆粒黏(nian)土(tu)分(fen)布在砂(sha)質(zhi)孔(kong)隙(xi)之(zhi)內,黏(nian)土(tu)的(de)(de)膨(peng)脹(zhang)作用(yong)、孔(kong)隙(xi)水(shui)(shui)(shui)運(yun)移特性和(he)轉化(hua)(hua)規律(lv)對孔(kong)隙(xi)內甲烷(wan)水(shui)(shui)(shui)合(he)物(wu)動力學的(de)(de)影(ying)響尚不(bu)明晰(xi)。針(zhen)對儲(chu)(chu)層中黏(nian)土(tu)礦物(wu)作用(yong)下(xia)(xia)氣(qi)體水(shui)(shui)(shui)合(he)物(wu)生成(cheng)和(he)分(fen)解(jie)相變動力學及其引(yin)起的(de)(de)孔(kong)隙(xi)結構(gou)動態演化(hua)(hua)規律(lv)研究仍然較少。孔(kong)隙(xi)尺度(du)下(xia)(xia),黏(nian)土(tu)細顆粒對于泥質(zhi)粉砂(sha)型水(shui)(shui)(shui)合(he)物(wu)藏開(kai)(kai)發(fa)過程的(de)(de)氣(qi)-水(shui)(shui)(shui)-砂(sha)產出(chu)規律(lv)等尚不(bu)明晰(xi)。以上(shang)問(wen)題亟(ji)待開(kai)(kai)展研究。

蒙脫土存在下甲烷水合物生(sheng)成(cheng)和(he)分解造成(cheng)孔(kong)隙水運移與孔(kong)隙結構變化示意(yi)圖
近日,清華大學深(shen)圳(zhen)國際研究(jiu)生(sheng)院(yuan)(yuan)海(hai)洋工程(cheng)(cheng)研究(jiu)院(yuan)(yuan)殷(yin)振元助(zhu)理教授(shou)團隊利(li)用(yong)自主搭(da)建(jian)的(de)(de)原位低(di)場(chang)核磁共振儀,從孔隙(xi)(xi)尺(chi)度揭示(shi)了(le)泥質粉(fen)砂(sha)(sha)型水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)合(he)(he)物(wu)儲(chu)層(ceng)中膨脹性黏(nian)土礦物(wu)-蒙(meng)脫土存在(zai)下甲烷(wan)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)合(he)(he)物(wu)動(dong)(dong)力學、黏(nian)土膨脹與收縮效應(ying)、孔隙(xi)(xi)結構演化(hua)以及孔隙(xi)(xi)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)(de)動(dong)(dong)態演化(hua)過程(cheng)(cheng)。研究(jiu)提出了(le)一(yi)種壓(ya)汞(gong)與核磁共振聯用(yong)標(biao)定孔隙(xi)(xi)尺(chi)寸(cun)方法(fa),定量(liang)表(biao)(biao)征了(le)T2譜與孔隙(xi)(xi)尺(chi)寸(cun)分(fen)布(bu)間的(de)(de)關系,并(bing)獲得(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)合(he)(he)物(wu)生(sheng)成分(fen)解過程(cheng)(cheng)中孔隙(xi)(xi)演化(hua)特性。研究(jiu)發現,鈉基(ji)蒙(meng)脫土在(zai)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)合(he)(he)物(wu)生(sheng)成初期,促進甲烷(wan)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)合(he)(he)物(wu)生(sheng)成并(bing)引起(qi)黏(nian)土束(shu)縛水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)(de)消耗;然而,蒙(meng)脫土的(de)(de)存在(zai)減(jian)慢了(le)甲烷(wan)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)合(he)(he)物(wu)生(sheng)成速率(lv),導(dao)致(zhi)黏(nian)土束(shu)縛水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)轉化(hua)率(lv)較低(di),僅為砂(sha)(sha)質孔隙(xi)(xi)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)(de)三分(fen)之一(yi)。在(zai)生(sheng)成過程(cheng)(cheng)中,研究(jiu)團隊在(zai)泥質粉(fen)砂(sha)(sha)和石英砂(sha)(sha)兩種多孔介(jie)質中均(jun)觀(guan)察到T2譜右移現象,表(biao)(biao)明固相水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)合(he)(he)物(wu)填充孔隙(xi)(xi)空間造(zao)成孔隙(xi)(xi)比表(biao)(biao)面(mian)積逐漸減(jian)小。
在降壓(ya)分(fen)(fen)解(jie)(jie)過程中,研(yan)究(jiu)團隊發(fa)現,水(shui)合物首先在砂(sha)質(zhi)(zhi)大(da)孔(kong)隙中分(fen)(fen)解(jie)(jie),之后在黏(nian)土(tu)質(zhi)(zhi)小孔(kong)隙中分(fen)(fen)解(jie)(jie)。分(fen)(fen)解(jie)(jie)過程伴(ban)隨著分(fen)(fen)解(jie)(jie)產出(chu)水(shui)的運(yun)(yun)移和轉(zhuan)化(hua):從砂(sha)質(zhi)(zhi)大(da)孔(kong)隙(約(yue)150微(wei)米)向(xiang)黏(nian)土(tu)小孔(kong)隙(約(yue)2微(wei)米)運(yun)(yun)移并轉(zhuan)化(hua)為(wei)(wei)黏(nian)土(tu)束縛水(shui),過程中黏(nian)土(tu)發(fa)生(sheng)(sheng)水(shui)化(hua)膨脹引起孔(kong)隙結構(gou)改變(bian)。該(gai)研(yan)究(jiu)揭示了(le)小粒(li)徑黏(nian)土(tu)礦物影(ying)響下,甲烷水(shui)合物生(sheng)(sheng)成(cheng)與分(fen)(fen)解(jie)(jie)對(dui)泥質(zhi)(zhi)粉砂(sha)多孔(kong)介質(zhi)(zhi)孔(kong)隙結構(gou)與孔(kong)隙水(shui)運(yun)(yun)移的作用(yong)機(ji)理。研(yan)究(jiu)結果(guo)為(wei)(wei)后續安(an)全(quan)高效開采泥質(zhi)(zhi)粉砂(sha)型天(tian)然氣水(shui)合物提(ti)供了(le)基礎實驗數據和理論指導。
相關研(yan)(yan)(yan)(yan)究成果以“孔隙尺(chi)度(du)泥質(zhi)粉(fen)砂型甲烷水(shui)合物(wu)動力學(xue)的低場(chang)核磁共(gong)振研(yan)(yan)(yan)(yan)究”(Pore-scale investigation of CH4 hydrate kinetics in clayey silty sediments by Low-Field NMR)為題,作(zuo)為封面(mian)論(lun)文(wen)(wen)發(fa)表于期(qi)刊《能(neng)源與燃(ran)料》(Energy & Fuels)。論(lun)文(wen)(wen)第(di)一作(zuo)者(zhe)(zhe)為清華大(da)學(xue)深圳國(guo)際研(yan)(yan)(yan)(yan)究生(sheng)(sheng)(sheng)院(yuan)2021級博(bo)士(shi)生(sheng)(sheng)(sheng)任俊(jun)杰(jie),論(lun)文(wen)(wen)通訊作(zuo)者(zhe)(zhe)為清華大(da)學(xue)深圳國(guo)際研(yan)(yan)(yan)(yan)究生(sheng)(sheng)(sheng)院(yuan)殷振元助理教授(shou)(shou)。論(lun)文(wen)(wen)作(zuo)者(zhe)(zhe)還包括中海(hai)油(you)研(yan)(yan)(yan)(yan)究總院(yuan)水(shui)合物(wu)與海(hai)洋資源戰略研(yan)(yan)(yan)(yan)究中心李清平博(bo)士(shi)、蘇(su)州(zhou)紐邁分析儀器股份有限公司(si)吳(wu)飛博(bo)士(shi)、清華大(da)學(xue)深圳國(guo)際研(yan)(yan)(yan)(yan)究生(sheng)(sheng)(sheng)院(yuan)陳(chen)道毅(yi)教授(shou)(shou)、中國(guo)石油(you)大(da)學(xue)(華東(dong)(dong))李淑霞教授(shou)(shou)。該研(yan)(yan)(yan)(yan)究得到(dao)國(guo)家(jia)自然(ran)科(ke)(ke)學(xue)基金、廣東(dong)(dong)省(sheng)珠江人(ren)才(cai)計劃(hua)、深圳市(shi)科(ke)(ke)創委等部門的資助。
① 凡本(ben)(ben)站(zhan)注明“稿件來源(yuan):中國(guo)教(jiao)育在(zai)線”的所(suo)有文(wen)字(zi)、圖片和(he)音視頻稿件,版(ban)權(quan)均屬本(ben)(ben)網(wang)所(suo)有,任何媒體、網(wang)站(zhan)或(huo)個(ge)人未經本(ben)(ben)網(wang)協(xie)(xie)議授權(quan)不得(de)轉載(zai)、鏈接、轉貼或(huo)以其(qi)他方式復(fu)制發表(biao)。已經本(ben)(ben)站(zhan)協(xie)(xie)議授權(quan)的媒體、網(wang)站(zhan),在(zai)下載(zai)使用(yong)時必須注明“稿件來源(yuan):中國(guo)教(jiao)育在(zai)線”,違者本(ben)(ben)站(zhan)將(jiang)依法追(zhui)究責任。
② 本站注明稿(gao)件來源為(wei)其(qi)(qi)他(ta)媒體的文/圖等稿(gao)件均為(wei)轉(zhuan)載(zai)(zai)稿(gao),本站轉(zhuan)載(zai)(zai)出(chu)于非商業性(xing)的教育和科研之目(mu)的,并不意味著贊同其(qi)(qi)觀點(dian)或(huo)(huo)證實(shi)其(qi)(qi)內(nei)容的真實(shi)性(xing)。如(ru)轉(zhuan)載(zai)(zai)稿(gao)涉(she)及(ji)版權等問題(ti),請作者(zhe)在兩周內(nei)速來電或(huo)(huo)來函聯系。




中國教育在線
