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天然气水合物降压热激法模拟开采方案优化研究被引量：18: 2015年; 基于南海神狐SH2钻孔水合物储层地质特点和压力温度条件,运用数值模拟方法开展天然气水合物的单一垂直井降压热激法联合试开采的优化研究。为减少气体经上覆透水岩层泄露和过量的产水,生产井过滤器放置于生产井中部,热量被平均分配到过滤器并以恒定功率注入而不是注入热水。研究结果表明:顶底板附近水合物有隔水储气作用,大部分的甲烷气被束缚在水合物储层中,但后期可成为甲烷泄露通道。对底孔压力、热激发强度、初始水合物饱和度、储层渗透率4个参数的敏感性分析表明:底孔压力降低,产气速率相差不大,产水量增加;热激发增强或高初始水合物饱和度下,产气速率增大;本征渗透率影响流体运移和热传导,本征渗透率减小时,产气速率先增大后减小。本文所采用数值模拟及参数敏感性分析方法,有助于设计和优化天然气水合物开采方案。; 金光荣许天福刘肖辛欣刘昌岭; 关键词：天然气水合物降压开采神狐海域

甲烷渗漏环境中硫酸盐还原对水化学组分的影响被引量：2: 2015年; 硫酸盐还原作用是由硫酸盐还原菌(SRB)主导的,它广泛分布于海底甲烷渗漏沉积区。当它与甲烷氧化耦联时,对海底甲烷渗漏起着控制作用。研究硫酸盐还原作用对于探讨海底甲烷的迁移和转化具有重要意义。以反应釜为载体,将SRB接种于低温高压的甲烷环境中,探讨系统内微生物地球化学作用对水化学组分和环境的影响规律。结果显示:系统内氧化还原电位由-107.5mV降低至-181.5mV;HCO_3^-和HS^-浓度均升高,前者浓度比后者大2个数量级。Fe^(2+)浓度有所上升,Ca^(2+)浓度则由2.40mg/L降低至0.04mg/L。扫描电镜下观测到有较多的碳酸盐和硫化物沉淀,能谱分析发现其主要阳离子为Fe、Ca、Mg和Mn。可以确定,硫酸盐还原作用及相应的地球化学反应控制着系统内离子组分的变化。实验结果对认识海底发生的微生物地球化学作用和海洋碳硫循环有重要意义。; 魏铭聪许天福刘肖金光荣曹玉清刘娜; 关键词：硫酸盐还原菌

海底甲烷渗漏区孔隙水及矿物组分变化数值模拟被引量：1: 2016年; 海底甲烷的渗漏(通常是底部天然气水合物的分解引起的)往往会伴随着浅表层沉积物中一系列的地球化学变化。文章以南海九龙甲烷礁地区为研究区,建立了一维垂直柱状模型,利用数值模拟方法定量分析甲烷渗漏背景下海底沉积层中孔隙水及矿物组分的变化。结果表明:HCO3-和HS-浓度在垂向上随深度的增加先增大后减小,在SMI(sulfate-methane interface)处浓度达到最大值;SMI的深度会随着底部甲烷泄露通量的增大而变浅;SMI界面处AOM-SR(Anaerobic oxidation of methane coupled to sulphate reduction)反应最为强烈,在界面附近生成了方解石和黄铁矿等自生矿物。该研究结果对于研究天然气水合物相关自生矿物的形成特征、海底地球化学异常探测与水合物勘探等具有重要的理论意义。; 贝科奇许天福刘肖金光荣魏铭聪田海龙; 关键词：自生矿物数值模拟

甲烷渗漏背景下硫酸盐还原对含铁自生矿物生成的影响被引量：1: 2018年; 海底甲烷渗漏现象广泛分布于天然气水合物潜在区,甲烷渗漏区发生的甲烷厌氧氧化和硫酸盐还原作用,不仅控制着甲烷的渗漏,还会促进自生矿物的形成,在铁含量较多的沉积层则呈现为含铁自生矿物的富集。利用低温高压反应釜模拟海底沉积层环境,对环境中甲烷-水-岩-微生物的相互作用进行了实验研究,探讨了甲烷渗漏环境中硫酸盐还原对含铁自生矿物生成的影响。实验结果显示:反应溶液中pH、ORP下降,HS^-和HCO_3^-离子浓度上升,指示反应釜内发生了硫酸盐还原和甲烷厌氧氧化作用。溶液中总铁含量实验前后减少了约7.5 mg/L,说明存在与铁有关的沉淀作用。扫描电镜观测到较多的铁硫化物及少量铁白云石和菱铁矿沉淀。自生矿物的生成和微生物作用密切相关,硫酸盐还原和甲烷厌氧氧化作用相互影响耦合,可以促进含铁自生矿物的生成。实验结果有助于深入认识海底甲烷渗漏区含铁自生矿物的形成以及其水合物指示意义。; 贝科奇许天福商松华魏铭聪金光荣曹玉清田海龙; 关键词：天然气水合物

松辽盆地增强型地热系统(EGS)地热能开发热-水动力耦合过程被引量：22: 2014年; 增强型地热系统地热能开发涉及到热和水动力的耦合,对应的温度和压力场时空变化特征是评价地热开发效果的关键问题。基于松辽盆地徐家围子深部地质条件,采用TOUGH2进行了地热能开发过程中裂隙-孔隙介质系统中温度和压力变化的数值模拟,分析了不同埋深水平情况下地热能开发的差别,研究了孔隙基质和裂隙介质的渗透率和孔隙度、岩石导热系数、井径、注入压力、注入温度及裂隙周围基质因素对地热能开发的影响。结果表明:采用定压力开发时生产井抽出控制整个区域的压力分布,压力梯度在注入井区域较大,并随着开发的进行,注入井的注入对压力的影响逐渐增大;温度由注入井到生产井逐渐增大,并随着开发的进行温度降低范围逐渐向生产井扩大;质量和热提取速率随时间逐渐减小。不同埋深位置的模拟结果显示,埋深大的温度相对较高,水的流动性较强,质量和热提取速率较高,压力和温度变化幅度均较大。裂隙系统的渗透率、注入井/生产井压力和注入温度、井径对深部地热开采过程中的压力和温度影响较大,从而影响热的提取效率;而孔隙基质的渗透率和孔隙度、裂隙介质的裂隙度和岩石的热传导系数的影响并不明显。; 雷宏武金光荣李佳琦石岩冯波; 关键词：松辽盆地

地下热-水动力-力学耦合过程数值模拟:以CO_2地质储存为例被引量：10: 2014年; 在地下流动系统问题的研究中,热-水动力-力学(THM)耦合过程是研究的热点问题。在地下多相非等温数值模拟软件TOUGH2的框架内,基于Biot固结理论和摩尔-库仑破坏判定准则,建立了THM耦合模型;采用积分有限差和有限元联合的空间离散方法,开发了THM模拟器TOUGH2Biot。该模拟器中热和水动力过程是全耦合,力学过程是部分耦合。通过与解析解的对比,验证了其正确性。基于鄂尔多斯盆地CCS示范工程,采用TOUGH2Biot研究了CO2注入地层后的THM响应。结果显示CO2的注入引起流体压力急剧增加,地层有效应力减小,地表隆起,隆起大小在几十个厘米,同时孔渗增加,利于CO2注入引起的压力上升向外消散。CO2注入最有可能导致剪切破坏的位置位于最大速率注入点上部盖层,其次为靠近地表的位置。; 雷宏武金光荣石岩李佳琦王福刚许天福; 关键词：BIOT固结理论 CO2地质储存

微生物作用下的水合物多功能模拟实验系统: 本发明公开了一种微生物作用下的水合物多功能模拟实验系统，由气体、液体、微生物注入系统、模拟系统、测控系统、辅助系统4个子系统组成：所述气体、液体、微生物注入系统由静音空气压缩机、气体增压泵、储气容器、天然气气源、第一流量...; 许天福王福刚刘娜金光荣曹玉清赵玉红刘肖; 文献传递

富含微生物体系内温压条件对自生碳酸盐岩和铁硫化物形成的影响被引量：1: 2018年; 甲烷渗漏区沉积层中存在的大量自生碳酸盐岩和铁硫化物,是指示天然气水合物存在的标志。但对其形成条件的实验研究还不多见。利用自主研发的模拟装置,首次在富含甲烷氧化菌和硫酸盐还原菌的微生物系统内,通过水化学分析方法,探讨不同温度和压力下水化学组分的变化;通过扫描电镜和能谱分析方法,确定自生碳酸盐和铁硫化物的形态和种类,研究它们在不同温压条件下的形成规律。结果表明:5℃,8℃和10℃实验中,p H保持在6.5~7.4之间,ORP稳定在-100.0 m V附近,HCO-3浓度为202.55~639.93 mg/L。2.5 MPa,5.0 MPa和7.5 MPa实验中,p H在6.1~7.2之间,ORP稳定在-100.0^-50.0 m V之间,HCO-3浓度为324.08~789.95 mg/L。温度和压力通过影响微生物代谢产生S2-和HCO-3、离子结合两个过程,最终控制矿物的形成。碳酸钙、菱铁矿和铁硫化物在各实验中都有生成。温度升高:HCO-3浓度变化范围变小,S2-浓度增加,氧化还原电位减小;碳酸钙形成较少;菱铁矿随温度升高而增加,铁硫化物形成随S2-浓度增加而变广,表明温度升高促进铁硫化物和菱铁矿的形成。压力增加:S2-生成量增加,ORP(氧化还原电位)变得更小;形成的铁硫化物颗粒越大且形态更好;生成的碳酸钙变少,可能受到S2-浓度的影响。这些实验结果对于研究全球海洋中碳和硫的存储及循环、自生矿物的形成机理等都具有重要意义。; 魏铭聪许天福贝科奇金光荣刘肖曹玉清刘娜; 关键词：自生碳酸盐自生矿物

微生物诱导下甲烷厌氧氧化及碳酸盐矿物生成实验被引量：6: 2016年; 从淤泥样品中,培育甲烷氧化菌并对其进行DNA测序;进而在自行研制的反应系统中开展甲烷氧化菌-水-岩石相互作用实验,检测微生物的数量和HCO_3^-质量浓度的变化,最后对岩石样品进行扫描电镜分析。研究结果表明:所培养的淡水甲烷氧化菌为假单胞菌属;微生物注入反应器后有HCO_3^-的生成,HCO_3^-质量浓度变化与微生物数量和活性有关;石英砂表面生成无定形铁白云石、亮白色菱柱状碳酸盐和长石类矿物的中间产物。; 刘肖许天福魏铭聪温玉娟金光荣曹玉清; 关键词：甲烷氧化菌碳酸盐矿物

鄂尔多斯盆地石盒子组地层二氧化碳矿物封存能力评估被引量：1: 2015年; CO2的地质封存技术是减少CO2向大气排放的一种有效方法。矿物封存由于储存时间长,安全性高,对CO2地质封存至关重要。本文以鄂尔多斯盆地石盒子组地层为例,利用模拟软件TOUGHREACT研究了CO2注入后,各矿物的溶解和沉淀机理,确定固碳矿物和CO2的矿物封存量;通过改变绿泥石和长石类矿物的初始含量,研究原生矿物组分对CO2矿物封存潜力的影响。结果表明,以石英、长石为主的砂岩储集层中,长石类、绿泥石和高岭石是主要的溶解矿物,铁白云石是主要的固碳矿物,原生矿物中绿泥石和长石类矿物对CO2的矿物封存量影响很大,绿泥石和长石类矿物的体积分数增加,CO2的矿物封存量也增加。; 刘肖王福刚岳高凡金光荣辛欣; 关键词：二氧化碳地质储存数值模拟

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金光荣

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