X射线计算机断层扫描在天然气水合物研究中的应用

doi:10.11978/j.issn.1009-5470.2012.05.014

热带海洋学报 ›› 2012, Vol. 31 ›› Issue (5): 93-99.doi: 10.11978/j.issn.1009-5470.2012.05.014cstr: 32234.14.j.issn.1009-5470.2012.05.014

X射线计算机断层扫描在天然气水合物研究中的应用

李承峰1, 2, 3, 胡高伟2, 3, 刘昌岭2, 3, 业渝光2, 3, 郑荣儿1

1. 中国海洋大学光学光电子实验室, 山东青岛 266100; 2. 国土资源部海洋油气资源与环境地质重点实验室, 山东青岛 266071; 3. 青岛海洋地质研究所, 山东青岛 266071

收稿日期:2011-08-30 出版日期:2012-11-01 发布日期:2013-02-06
通讯作者: 刘昌岭。E-mail：qdliuchangling@163.com
作者简介:李承峰（1987—），男，山东省日照市人，在读硕士，主要从事天然气水合物模拟实验技术研究。
基金资助:
国家自然科学基金项目（41104086）；国土资源部公益性行业科研专项（201111026）；天然气水合物资源勘查与试采工程项目（GZH201100306，GZH201100310）

Application of X-ray computed tomography in natural gas hydrate research

LI Cheng-feng1, 2, 3, HU Gao-wei2, 3, LIU Chang-ling2, 3, YE Yu-guang2, 3, ZHENG Rong-er1

1. Optics and Optoelectronics Laboratory, Ocean University of China, Qingdao 266100, China; 2. Key Laboratory of Marine Hydrocarbon Resources and Environment Resources, Ministry of Land and Resources, Qingdao 266071, China; 3. Qingdao Institute of Marine Geology, Qingdao 266071, China

Received:2011-08-30 Online:2012-11-01 Published:2013-02-06

摘要/Abstract

摘要： X射线计算机断层扫描(X-ray computed tomography, X-CT)是一项无损分析物质空间结构的技术。随着对天然气水合物研究的深入, X-CT被广泛用于观察沉积物内部空间分布和测量孔隙率、饱和度、渗透率等物性参数。在反映多孔介质中天然气水合物的生成和分解方面, X-CT成像也具有实时、直观、准确等优点。重点从含水合物沉积物内部空间结构分析和水合物在多孔介质中生成与分解动力学过程两方面, 对国内外研究现状进行了综述。同时简要介绍了X-CT在水合物测量上的原理及使用的仪器类型, 并针对目前X-CT法研究水合物存在的不足, 对未来的研究重点和发展方向提出了建议。

关键词: X射线断层扫描, 天然气水合物, 多孔介质, 物理特性, X-CT成像

Abstract: This paper gives a review of the application of X-ray computed tomography (X-CT) in natural gas hydrate research, emphasizing sediment structure analysis and dynamics process. X-CT is a non-destructive technique, which is used to analyze the spatial structure of an object. For in-depth study of natural gas hydrate, X-CT plays an increasingly important role in observing the interior spatial structure of natural gas hydrate sediments and assessing the physical properties of these sediments, such as porosity, saturation, and permeability. In terms of identifying natural gas hydrate formation and dissociation process, X-CT imaging has the advantages of being real-time, intuitive and accurate. The measuring principle, apparatus and the important aspects for future hydrate research based on X-CT are also discussed.

Key words: X-ray computerized tomography, natural gas hydrate, porous media, physical properties, X-CT imaging

中图分类号:

P618.13

李承峰,胡高伟,刘昌岭,业渝光,郑荣儿 . X射线计算机断层扫描在天然气水合物研究中的应用[J]. 热带海洋学报, 2012, 31(5): 93-99.

LI Cheng-feng,HU Gao-wei,LIU Chang-ling,YE Yu-guang,ZHENG Rong-er. Application of X-ray computed tomography in natural gas hydrate research[J]. Journal of Tropical Oceanography, 2012, 31(5): 93-99.

参考文献

[1] SLOAN E D. Clathrate hydrates of natural gas [M]. 2nd ed. New York: Marcel Bekker Inc., 1998.
[2] KVENVOLDEN K A. A review of the geochemistry of methane in natural gas hydrate[J]. Org Geochem, 1995, 23:997?1008.
[3] 业渝光, 刘昌岭. 天然气水合物实验技术及应用[M]. 北京：地质出版社, 2011: 275?295.
[4] 祁吉, 戴建平, 徐家兴. 1999年度北美放射学会影像学设备的进展[J]. 中华放射学杂志, 2000, 34(4): 282?285.
[5] 欧阳墉. 21世纪医学影像诊断技术和设备的展望[J]. 内蒙古医学杂志, 2001, 33(1): 47?51.
[6] 郑晓势. 利用CT原理重建数字图像[J]. 山东科学, 2005, 18(4A): 227?230.
[7] 北京力途科技有限公司: Micro-CT原理及应用[EB/OL].(2010-3-5)[2011-08-30]. http://www.chem17.com/Tech_news/Detail/51770.html
[8] 桑斌，项金根，阮存军, 等. CT实验仪的研制及其在物理教学中的应用[J]. 大学物理, 2003, 22(2):33-37.
[9] 张爱东, 孙灵霞, 周瑛, 等. 三维重建技术在工业CT中的应用[J]. 核电子学与探测技术, 2009, 29(5): 1196?1198.
[10] ABEGG F, BOHRMANN G, KUHS W. Data report: shapes and structures of gas hydrates imaged by computed tomographic analyses, ODP Leg204, Hydrate Ridge[C]. Proceedings of the Ocean Drilling Program, Scientific Results, Volume 204, 2006:1?40. doi:10.2973/odp.proc.sr. 204.101. 2006.
[11] 吴青柏, 蒲毅彬, 蒋观利, 等. 甲烷水合物生成和分解的X射线断层扫描试验研究[J]. 冰川冻土, 2006, 28(1):122-125.
[12] 蒲毅彬, 吴青柏, 蒋观利, 等. 封闭系统中多孔介质甲烷水合物的CT实验研究[J]. 地球科学进展, 2007, 22(4): 362?368.
[13] GUPTA A, MORIDIS G J, KNEAFSEY T J, et al. Modeling pure methane hydrate dissociation using a numerical simulator from a novel combination of X-ray computed tomography and macroscopic data[J]. Energy Fuels, 2009, 23: 5958?5965.
[14] 闰桂京, 吴志强, 于长青, 等. 含天然气水合物沉积层的孔隙度特征及其反演方法[J]. 海洋地质动态, 2006, 22(12): 17?19.
[15] JIN S, TAKEYA S, HAYASHI J, et al. Structure Analyses of artificial methane hydrate sediments by microfocus X-ray computed tomography[J]. Japanese Journal of Applied Physics, 2004, 43(8A): 5673?5675.
[16] JIN S, NAGAO J, TAKEYA S, et al. Structural investigation of methane hydrate sediments by microfocus X-ray computed tomography technique under high-pressure conditions [J]. Japanese Journal of Applied Physics, 2006, 45(27): L714?L716.
[17] MURSHED M. M, KLAPP S A, ENZMANN F, et al. Natural gas hydrate investigations by synchrotron radiation X-ray cryo-tomography microscopy(SRXCTM) [J]. Geophysical Research Letters, 2008, 35: L23612.
[18] DONG M. Nankai断槽天然气水合物储层的渗透率估算[J]. 孙逊, 冷洪涛, 译. 测井与射孔, 2007, 4: 24?28.
[19] JIN Y, HAYASHI J, NAGAO J, et al. New method of assessing absolute permeability of natural methane hydrate sediments by microfocus X-ray computed tomography [J]. Japanese Journal of Applied Physics, 2007, 46(5A): 3159?3162.
[20] SEOL Y, KNEAFASEY T J. X-ray CT observations of water flow through anisotropic methane hydrate-bearing sand[J]. Journal of Petroleum Science and Engineering, 2009, 66:121?132.
[21] SEOL Y, MYSHAKIN E. Quantitative applications of X-ray CT observations for core-scale hydrate studies[C/OL]. [2011-08-30] Proceedings of the 7th International Conference on Gas Hydrates, Scotland, 2011. http://www. pet.hw.ac.uk/icgh7/papers/icgh2011Final00477.pdf.
[22] 宋永臣, 杨明军, 刘瑜. 天然气水合物生成与分解实验检测技术进展[J]. 天然气工业, 2008, 28(8):111?113.
[23] 宋海斌，江为为，张文生，等．天然气水合物的海洋地球物理研究进展[J]．地球物理学进展，2002，17(2): 224?229．
[24] 蒋观利, 吴青柏, 蒲毅彬, 等. 甲烷水合物形成过程的CT识别原理和成像特征[J]. 天然气地球科学, 2005, 16(6): 814?817.
[25] KLAPP S A, ENZMANN F, WALZ P, et al. Fluid flow in natural gas hydrates revealed by X-ray tomographic microscopy[C/OL]. [2011-08-30] Proceedings of the 7th International Conference on Gas Hydrates, Scotland, 2011. http://www.pet.hw.ac.uk/icgh7/papers/icgh2011Final00248.pdf.

X射线计算机断层扫描在天然气水合物研究中的应用

Application of X-ray computed tomography in natural gas hydrate research

PDF (PC)

赞

可视化

被引次数

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

Metrics

本文评价

推荐阅读 0

[1]	李子正, 丘学林, 邢磊. 基于OBS和MCS数据的水合物地层速度特征[J]. 热带海洋学报, 2020, 39(2): 25-34.
[2]	宋瑞有, 于俊峰, 晁彩霞, 宋鹏, 潘光超. 裂隙识别技术及其在油气和水合物勘探中的应用[J]. 热带海洋学报, 2020, 39(1): 120-129.
[3]	刘金龙, 王淑红, AsiriObeysekara, XIANGJiansheng, PabloSalinas, ChristopherPain, JonnyRutqvist, 颜文. 天然气水合物稳定带内流体压裂计算的程序耦合方法[J]. 热带海洋学报, 2020, 39(1): 94-105.
[4]	黄怡, 王淑红, 颜文, 程俊. 南海北部东沙海域天然气水合物分解事件及其与海底滑塌的关系[J]. 热带海洋学报, 2018, 37(4): 61-69.
[5]	钟广见, 张如伟, 易海, 冯常茂, 赵忠泉. 南海北部陆坡深水区浅层天然气藏特征[J]. 热带海洋学报, 2018, 37(3): 80-85.
[6]	王吉亮, 吴时国, 姚永坚, 李波. 印度东部大陆边缘天然气水合物储层地球物理研究进展[J]. 热带海洋学报, 2017, 36(6): 90-99.
[7]	郝小柱, 赵庆献, 裴彦良. 用于天然气水合物勘探的大能量等离子体震源[J]. 热带海洋学报, 2017, 36(1): 35-40.
[8]	张宪政, 肖宏跃. 深部地热和天然气水合物组合利用可行性研究[J]. 热带海洋学报, 2015, 34(2): 85-89.
[9]	刘金龙, 王淑红, 颜文. 海洋天然气水合物与深水油气共生关系探讨[J]. 热带海洋学报, 2015, 34(2): 39-51.
[10]	许红, 蔡瑛, 孙和清, 闫桂京, 魏凯, 赵新伟, 朱玉瑞, 施剑,,董刚, 李清. 东海陆坡天然气水合物成藏地质条件和BSR反射及成藏类型特征^*[J]. 热带海洋学报, 2013, 32(4): 22-29.
[11]	王春娟,杜德文,刘永刚,朱志伟,闫仕娟,杨刚. 基于证据权模型的墨西哥湾天然气水合物矿产资源GIS评价[J]. 热带海洋学报, 2012, 31(5): 88-92.
[12]	苏正,何勇,吴能友,. 南海北部神狐海域天然气水合物热激发开采潜力的数值模拟分析[J]. 热带海洋学报, 2012, 31(5): 74-82.
[13]	何勇,苏正,吴能友,. 非烃类气体对琼东南盆地深水区水合物稳定带厚度的影响[J]. 热带海洋学报, 2012, 31(5): 62-69.
[14]	陈泓君,黄磊,彭学超,吴峧岐,李文成,王英民. 南海西北陆坡天然气水合物调查区滑坡带特征及成因探讨[J]. 热带海洋学报, 2012, 31(5): 18-25.
[15]	刘昌岭,业渝光,孟庆国,贺行良,陈强,胡高伟. 南海神狐海域天然气水合物样品的基本特征*[J]. 热带海洋学报, 2012, 31(5): 1-5.