二维模型中天然气水合物电阻率测量的研究

摘要

目前,天然气水合物作为一种新的能源受到了越来越多的重视。在自然环境中天然气水合物主要分布于海底沉积层中,所以对多孔介质中天然气水合物的性质进行研究就显得非常重要。电阻率是天然气水合物一项非常重要的性质参数,本论文主要讨论二维多孔介质中天然气水合物的电阻率测量方法。
　　 本论文分析了在一维天然气水合物电阻率测量装置中使用测量传感器的不足与欠缺,提出了一种新的多孔介质中天然气水合物的电阻率测量方法,并对其数学模型进行了分析研究,最终设计了一种新的测量传感器。通过实验标定的方法确定了该测量传感器的系数,并且通过标定中的性能指标的比较发现该测量传感器在测量性能上的提高。
　　 搭建了二维模型中天然气水合物电阻率测量装置,该测量装置的硬件部分包含高压反应二维平板模型单元、稳压供液供气单元、数据采集单元、出入口计量单元、电阻率测量及传感器选通单元、温度控制单元。对各个单元进行了详细的介绍,并且针对本装置的特点,对硬件抗干扰措施进行了介绍。
　　 针对该测量装置设计了相应的软件,根据该软件需要实现的功能要求对其进行了总体设计,并且对关键功能模块进行了介绍。对软件抗干扰措施也进行了介绍,最后对整个设计软件的性能进行了测试。
　　 进行了多孔介质中天然气水合物的模拟生成、开采实验,并且对实验数据进行了分析研究。与一维天然气水合物电阻率测量装置中的填砂管相比较,在二维平板模型中进行的实验情况要复杂得多。根据二维平板模型的特点,对天然气水合物的生成和分解情况进行了详细分析,并且进行了分类。
　　 最后,对本论文中的内容进行了简略介绍,突出了创新点,并且对不足和需要改进的地方进行了展望。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 课题的研究目的

1.2 多孔介质中天然气水合物的探测现状

1.3 课题的研究内容及技术路线

1.3.1 课题的主要研究内容

1.3.2 课题的技术路线

1.4 本论文章节简介

第2章 二维模型中天然气水合物电阻率测量传感器

2.1 电阻率测量传感器设计的意义及背景

2.1.1 电阻率测量传感器设计的意义

2.1.2 电阻率测量传感器设计的背景

2.2 测量传感器的设计思想

2.3 测量传感器的数学模型分析

2.4 测量传感器的具体设计

2.4.1 测量传感器的技术方案

2.4.2 测量传感器的具体结构设计

2.4.3 测量传感器的具体测量方法

2.5 测量传感器系数的实验标定

2.5.1 测量传感器系数的标定步骤

2.5.2 测量传感器数学模型的修正以及标定系数的线性回归分析

第3章 二维天然气水合物电阻率测量装置设计

3.1 测量装置原理及功能

3.1.1 测量装置设计原理

3.1.2 测量装置功能

3.2 测量装置设计方案

3.2.1 测量装置总体设计

3.2.2 测量装置工作原理

3.2.3 测量装置工作流程

3.3 测量装置主要构成单元

3.3.1 高压反应二维平板模型单元

3.3.2 稳压供液、供气单元

3.3.3 出入口计量单元

3.3.4 数据采集单元

3.3.5 电阻率测量及传感器选通单元

3.3.6 温度控制单元

第4章 二维天然气水合物电阻率测量装置的软件设计

4.1 软件设计的背景

4.2 软件的基本功能要求

4.3 软件运行环境

4.4 软件的总体设计

4.5 软件抗干扰设计

4.6 关键模块的设计

4.6.1 温度、压力测量模块的设计

4.6.2 电阻率测量模块的设计

4.6.3 测量传感器控制模块的设计

4.6.4 气体流量计通讯模块的设计

4.7 软件功能测试

第5章 实验过程及实验数据分析

5.1 实验简介

5.1.1 实验的目的

5.1.2 实验的基本内容

5.1.3 实验材料

5.2 实验方法及步骤

5.2.1 天然气水合物生成实验

5.2.2 天然气水合物降压开采实验

5.3 天然气水合物生成过程数据分析

5.4 天然气水合物降压开采过程数据分析

5.5 实验总结

第6章 结论与展望

6.1 本论文完成内容

6.2 本论文中的创新点

6.3 本论文存在的不足与展望

参考文献

附录

致谢