天然气水合物电阻率测量方法的研究

摘要

天然气水合物（NaturalGasHydrate，NGH）被认为是21世纪的一种优质、洁净能源，目前已引起有关研究人员的广泛关注。在天然气水合物勘探开发之前，其电阻率特性及其测量方法的研究对于确定天然气水合物的开发、储运方法以及提高采收率有着重要的理论和现实意义。为此，本文针对天然气水合物电阻率测量这一问题深入研究并提出一种解决方案。 首先，对天然气水合物探测技术的背景以及国内外发展状况做了简要介绍，并阐述了课题的主要内容、技术路线及论文组织结构。 其次，在介绍了本课题的主体框架之后，详细介绍了本课题三个方面的研究内容：电阻率测量中电极系测试单元的设计与标定、一维天然气水合物电阻率测量装置硬件设计、安装及软件编制与调试。在电极系测试单元的设计与标定中，讨论了电极系测量电阻率的特点，重点研究了电极系测量电阻率的基本工作原理、电极系测试单元标定的理论数学模型推导以及电极系测试单元标定的实验方法，分析了电极系测量电阻率的方法，并根据天然气水合物电阻率测量方法及其测试装置的特点，设计出了适于天然气水合物特殊生长环境下的电极系主体及其供电模块；在测量装置硬件设计中，主要介绍了一维天然气水合物电阻率测量装置的原理与特点，然后给出了测量装置总体设计方案及系统工作流程，详细介绍了本方案所选用的数据采集模块、控制模块的特性，重点介绍了数据采集控制单元，最后给出了它的硬件电路设计；在软件设计中，通过软件需求分析，给出了应用软件的系统结构，重点讨论了关键功能模块的程序设计思想，包括数据采集模块、控制模块、天平通信模块与数据库模块，完成了相关代码的编制和功能测试，测试结果表明软件符合设计需求。 最后，利用研制出的一维天然气水合物电阻率测量装置，在天然气水合物生成与分解的实验中，测量了天然气水合物区域内各测点电阻率变化，验证了该测量方法的可行性，为天然气水合物的勘探提供了一种新的技术。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题的研究背景和意义

1.2天然气水合物探测技术现状

1.2.1超声探测技术

1.2.2温压探测技术

1.2.3电阻探测技术

1.2.4 时域反射(TDR)技术

1.2.5钻孔取心技术

1.3课题主要研究内容及理论技术路线

1.3.1主要研究内容

1.3.2 论方法和技术路线

1.4论文组织结构

2.1电极系测量电阻率的理论基础

2.1.1普通电阻率测井原理

2.1.2天然气水合物电阻率测量原理

2.2电极系主体的设计

2.2.1 电极系的基本概念

2.2.2电极系的性质

2.2.3 电极系主体的设计与加工

2.3电极系供电模块的设计

2.3.1 电极系供电模块的需求分析

2.3.2供电模块的设计方案

2.3.3 电极系供电模块的印刷电路图

2.3.4实验测试分析

2.4电极系测试单元的标定

2.4.1 电极系测试单元标定的理论分析

2.4.2 电极系测试单元实验标定的方法

2.4.3 电极系测试单元标定实验结果分析

2.5本章小结

第3章一维天然气水合物电阻率测量装置硬件设计

3.1测量装置原理及功能

3.1.1测量装置原理

3.1.2测量装置功能

3.2测量装置设计方案

3.2.1测量装置总体结构

3.2.2测量装置工作原理

3.2.3关键技术

3.2.4测量装置工作流程

3.3测量装置构成单元

3.3.1工作液供给单元

3.3.2天然气供给单元

3.3.3一维物理模型单元

3.3.4出口计量单元

3.3.5数据采集控制单元

3.4本章小结

第4章一维天然气水合物电阻率测量装置软件设计

4.1编程环境

4.2软件需求分析

4.3应用软件总体设计

4.4算法说明

4.5关键功能模块程序设计思想

4.5.1 电阻率测量方式的选择

4.5.2采集模块程序设计

4.5.3控制模块程序设计

4.5.4 电子天平通信模块程序设计

4.5.5数据库模块程序设计

4.6软件功能测试

4.6.1主要模块测试

4.6.2测试结论

4.7本章小结

第5章数据分析与处理

5.1实验原理

5.2实验方法与步骤

5.2.1实验准备阶段

5.2.2天然气水合物合成实验

5.2.3天然气水合物分解实验

5.3结论

第6章结论与展望

6.1论文完成内容

6.2创新点

6.3不足与展望

参考文献

附录

攻读学位期间取得的成果

致谢