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    “石油+”學科交叉領域 天然氣水合物寬頻電法檢測研究取得系列新進展

    作者:邢蘭昌發布者:李芳發布時間:2021-09-21瀏覽次數:732

    近日,控制科學與工程學院油氣測控技術學術團隊成員邢蘭昌、王斌副教授在石油天然氣與地球科學領域權威期刊“Journal of Petroleum Science and Engineering”(JPSE, “Journal of Natural Gas Science and Engineering”JNGSE)和“IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing”(IEEE TGRS)發表系列研究成果,報道了研究團隊在檢測與控制、石油與天然氣工程以及地球科學等學科交叉領域所開展的天然氣水合物寬頻電法檢測理論與技術研究的最新進展。上述期刊中,JPSE、JNGSEIEEE TGRS均為JCR Q1期刊,JPSEIEEE TGRS為中科院分區二區Top期刊(2020最新版),兩者分別在石油工程領域、地球化學/地球物理領域位列第一和第五(數據來源于Web of Science)。 

     

    1 有限元數值模型

      

    2 低頻復電導率水合物飽和度模型                                3 高頻介電常數測量數據與模型 

    “基于多孔介質復電導率的水合物飽和度評價實驗研究”(Experimental study on hydrate saturation evaluation based on complex electrical conductivity of porous media)發表于JPSE。在自主研制天然氣水合物低頻復電導率測試系統的基礎上,實時準確地獲取了大量的水合物生成/分解過程的實驗測試數據,結合復電導率頻散理論對實驗數據進行了分析,刻畫了含水合物多孔介質的低頻復電導率特性,并進一步建立了基于多相孔隙介質導電、低頻電極化和數據融合機制的三類水合物飽和度評價模型。論文作者來自我??刂瓶茖W與工程學院、地球科學與技術學院、中石油勘探開發研究院以及英國Cranfield大學。邢蘭昌副教授為論文第一作者和通訊作者,中國石油大學(華東)為第一署名單位。

    “含水合物多孔介質復電導率特性數值模擬研究”(Numerical study on complex conductivity characteristics of hydrate-bearing porous media)發表于JNGSE。首先基于有限元方法建立了計算含水合物多孔介質復電導率響應的孔隙尺度數值模型;然后分析了水合物飽和度、孔隙水鹽度和水合物孔隙尺度微觀分布模式對多孔介質復電導率參數的影響規律,并建立了復電導率參數與水合物飽和度之間的定量關系式。論文作者來自我??刂瓶茖W與工程學院、地球科學與技術學院、中石油勘探開發研究院、英國Cranfield大學和英國Huddersfield大學。邢蘭昌副教授為論文第一作者和通訊作者,中國石油大學(華東)為第一署名單位。

    “含水合物松散多孔介質的介電混合模型”(Integrated Dielectric Model for Unconsolidated Porous Media Containing Hydrate)發表于IEEE TGRS。首先通過監測模擬儲層中水合物生成分解過程伴隨的介電譜變化,發現儲層中水合物具有介電指紋特征;然后提出相應介電體積混合模型,在水合物儲層的微觀賦存與宏觀介電頻散間建立理論關聯。論文作者來自我??刂瓶茖W與工程學院、地球科學與技術學院和英國Cranfield大學,王斌副教授為論文第一作者和通訊作者,中國石油大學(華東)為第一署名單位。

    天然氣水合物(可燃冰)是一種潛在的新型能量資源,具有儲量大、能量密度高、清潔無污染等特點,其勘探與開發受到世界各國的高度重視。我國已成功實施兩輪海域天然氣水合物試采,實現了從“探索性試采”向“試驗性試采”的重大跨越,在產業化進程中取得了重大標志性成果。天然氣水合物儲層的物性特征刻畫、儲集參數評價以及動態監測是水合物勘探與開發技術研究中的關鍵問題。團隊聚焦于天然氣水合物儲層的電法檢測/監測相關理論與技術,自主研制了多套天然氣水合物實驗測試系統、創建了多物理場耦合數值模擬仿真平臺,系統地研究了含水合物多孔介質(模擬海底沉積物)在mHzGHz寬頻段范圍內的電學特性,構建了以低頻電化學極化、中頻界面極化、高頻分子極化機制為理論基礎的儲集參數反演模型,將為我國天然氣水合物電法勘探和測井資料解釋、儲層定量評價以及水合物試采/開采過程中儲層狀態動態監測提供理論和技術參考。

    團隊依托我校2020年實施的中國石油天然氣股份有限公司重大科技項目“石油+”學科交叉專項完成了上述系列研究工作。前期相關研究工作也得到了國家自然科學基金、山東省自然科學基金、中國石油科技創新基金、山東省重點研發計劃、青島市科技計劃、校自主創新科研計劃、自然資源部天然氣水合物重點實驗室開放基金等項目的資助,取得的相關成果已發表研究論文40余篇、授權美國專利1項、中國發明專利9項,培養研究生20余名(其中1人獲得英國Cranfield大學博士全額獎學金入學資格)。


    論文鏈接:

    https://authors.elsevier.com/tracking/article/details.do?aid=109539&jid=PETROL&surname=Xing

    https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1875510021003462

    https://ieeexplore.ieee.org/document/9178998

     

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