Advances in the Study of Gas Hydrates pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Taylor, Charles E. (EDT)/ Kwan, Jonathan T. (EDT)

出品人:

页数:265

译者:

出版时间:2004-9

价格:$ 190.97

装帧:

isbn号码:9780306484810

丛书系列:

图书标签:

• Gas Hydrates
• Methane Hydrates
• Energy Resources
• Geochemistry
• Geophysics
• Oceanography
• Climate Change
• Permafrost
• Natural Gas
• Hydrate Stability

地下能源的未来：非常规油气勘探与开发前沿 导言：能源格局的深刻变革 当前，全球能源结构正经历着一场由非常规油气资源驱动的深刻变革。随着传统化石燃料储量的日益枯竭和环境约束的不断增强，人类对高效、清洁且储量巨大的新型能源的探索需求愈发迫切。在这一背景下，页岩气、致密油以及煤层气等非常规油气资源，因其在全球范围内的广泛分布和巨大的经济潜力，已成为各国能源战略布局中的关键组成部分。本书旨在系统、深入地剖析当前非常规油气勘探与开发领域的前沿技术、面临的挑战以及未来的发展方向，为地质学家、工程师、科研人员及决策者提供一个全面的参考框架。 第一部分：非常规油气地质学基础与资源评价 第一章：非常规油气的成藏机制与类型划分 本章首先对非常规油气（Unconventional Hydrocarbons）进行系统的界定和分类，重点阐述页岩油气、致密油气和煤层气在生成、运移和储集过程中的独特地质学特征。与传统油气藏不同，非常规油气的储集岩具有极低的渗透率和孔隙度，其油气主要以吸附态或微孔隙填充态存在。 详细分析了页岩气和页岩油的有机质类型、成熟度与生烃潜力之间的复杂关系。探讨了不同沉积环境（如海相、陆相）下形成的页岩的地球化学差异如何影响最终的资源质量。对于煤层气（CBM），本章深入研究了煤层的形成过程、吸附机理及其与地层压力、温度和瓦斯含量的相互作用，强调了煤层孔隙结构对瓦斯赋存状态的控制作用。 第二章：高精度地球物理勘探技术 非常规油气勘探的成功高度依赖于对地下复杂储层结构的精确刻画。本章聚焦于应用于非常规油气领域的高分辨率地球物理技术。 三维地震成像的进步： 重点讨论了宽频带、高密度采集技术如何提高对薄互层、裂缝系统及微小构造的识别能力。阐述了各向异性介质下的速度建模和偏移成像技术（如RTM），以应对页岩和致密砂岩中速度变化剧烈的复杂地质背景。 电磁法与测井技术的集成： 探讨了瞬态电磁法（TEM）和大地电磁法（MT）在识别地层电阻率横向变化和孔隙流体性质方面的应用。详细介绍了新型随钻测井（LWD）和核磁共振测井（NMR）在原位评价储层孔隙度、渗透率分布和束缚水含量方面的最新突破，特别是利用NMR区分游离气和吸附气的能力。 第三章：储层岩石物理学与孔隙结构表征 理解非常规储层的物理性质是优化开发的基础。本章深入探讨了页岩和致密岩石的微观结构。 多尺度孔隙结构分析： 介绍了同步辐射断层扫描（SR-CT）、聚焦离子束结合扫描电镜（FIB-SEM）和气体吸附法（BET,等温线分析）在刻画纳米级孔隙网络方面的应用。分析了孔隙尺寸分布、连通性以及孔隙介质的几何形态如何影响流体流动和有效渗透率。 力学性质与脆性评价： 详细阐述了页岩的脆-韧性指标（如泊松比、杨氏模量）的确定方法，以及这些参数如何直接指导压裂设计中的主控裂缝方向和延伸长度的预测。 第二部分：非常规油气高效开发工程 第四章：水平井钻井与井眼轨迹优化 水平井技术是实现非常规油气经济性开采的核心。本章关注于提高水平段的入靶精度和钻井效率。 定向井与随钻测量技术： 探讨了地质导向（Geosteering）技术，如何利用实时地质导向数据（如伽马射线、电阻率LWD）确保水平段全程处于生烃最佳层段（Sweet Spot）。分析了摩擦、扭矩控制及井壁稳定性的优化策略。 井壁稳定性与固井质量： 针对高压、高含气页岩地层的地应力差异导致的井壁垮塌问题，本章提出了新型钻井液体系和井下作业流程，并强调了固井质量对长期产能和储层保护的重要性。 第五章：非常规油气压裂技术与流体流动模拟 水力压裂是释放非常规资源潜能的关键步骤，也是技术挑战最为集中的环节。 压裂设计与参数优化： 深入分析了微地震监测技术在追踪裂缝形态、监测裂缝高度和评估缝间距中的作用。对比了不同支撑剂（砂石、陶粒、新型复合材料）的导流能力、抗压特性及对环境的影响。讨论了基于地质模型驱动的压裂模拟，以实现裂缝网络的最优化设计。 多相流体在低渗透介质中的流动： 阐述了天然气在页岩孔隙和裂缝中流动的复杂性，包括滑脱效应（Slippage Effect）和吸附解吸作用。介绍了先进的数值方法，用于模拟复杂裂缝网络中的气液两相或三相（油、气、水）流动，预测产出曲线和动态储层压力衰减规律。 第六章：非常规油气采收率提升与剩余油/气动用 随着主流井位的开采，提高整体采收率成为新的焦点。 二次/三次采油与采气技术： 探讨了提高页岩油和致密油采收率的潜力，包括CO2混相驱/非混相驱、氮气或烟道气注入等技术，分析了这些技术对降低原油粘度、提高油层动用程度的机理。 非常规油气藏的调产与增产： 介绍了针对煤层气二次排采的减压技术，以及对老旧水平井进行再压裂（Re-fracturing）的适用条件、技术方案与经济性评估。 第三部分：环境可持续性与前沿挑战 第七章：非常规油气开发的环境影响与风险管控 能源开发必须兼顾环境责任。本章全面评估了非常规油气开发对水资源、地质构造和空气质量的潜在影响。 水资源管理与回采水处理： 详细分析了水力压裂所需水量的巨大需求，并重点介绍了废水（尤其是高矿化度采出水）的零排放处理技术，包括膜分离、蒸发结晶以及资源化利用方案。 地质灾害与温室气体排放： 评估了压裂诱发地震（ISE）的风险，并提出了基于地质风险评估的区域性分区管理策略。同时，探讨了甲烷泄漏的监测、量化与减排技术，以确保非常规天然气的清洁能源地位。 第八章：非常规油气开发的前沿交叉领域 本章展望了未来可能颠覆当前开发模式的新兴技术。 非常规油气与地热能的耦合开发： 探讨了利用深层地热梯度来辅助页岩气解吸或提高稠油粘度的潜力。 人工智能与数据驱动的油藏管理： 阐述了如何利用机器学习和深度学习算法处理海量的地震、测井、压裂监测和生产数据，以实现储层参数的自动反演、裂缝网络的智能预测以及生产动态的实时优化控制。 非常规资源的全球性地缘经济学分析： 评估了不同国家和地区（如北美、中国、阿根廷）在政策、技术成熟度和资源禀赋方面的差异，预测了未来十年非常规油气在全球能源供应链中的地位变化。 结论：迈向可持续的能源未来 非常规油气资源的开发是人类应对未来能源挑战的关键一环。本书通过对地质学、地球物理学、钻井工程、压裂技术以及环境科学的整合分析，勾勒出一条从资源认知到高效、绿色开发的完整技术路径。未来，技术创新与严格的环境监管将共同塑造一个更加高效和可持续的非常规油气产业。

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这本书的深度和广度实在令人印象深刻，它不仅仅是一本关于天然气水合物的教科书，更像是一份详尽的实地考察报告。我尤其欣赏作者在基础理论阐述上的扎实功底，从晶体结构的热力学稳定性到相平衡曲线的精确测定，每一个关键概念都被剖析得丝丝入扣。读到关于水合物形成机理的部分，我感觉自己仿佛置身于深海或永久冻土带的现场，那些复杂的分子间作用力、水合物笼状结构中的气体捕获过程，都被生动地描绘出来。书中对实验方法的介绍也极其细致，特别是高压低温条件下的样品制备和数据采集流程，对于任何想进入该领域进行研究的同行来说，都是不可多得的宝贵资料。作者似乎深谙如何平衡理论的严谨性和实践的可操作性，使得复杂的科学问题变得可以被理解和重复验证。书中穿插的许多历史发展脉络和里程碑式的发现，也为读者构建了一个清晰的知识图谱，让人明白我们今天对水合物的认识是建立在多少代科学家的努力之上的。我对其中关于微生物在水合物分解中作用的探讨特别感兴趣，这部分内容不仅具有学术价值，更直接关联到全球气候变化的敏感议题，为我们思考能源安全与环境可持续性提供了新的视角。这本书无疑为该领域的研究人员提供了一个极高的基准。

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这本书的结构编排非常具有启发性，它不是简单地罗列事实，而是遵循着一个清晰的逻辑链条在推进。它从宏观的全球分布图景开始，引导读者理解水合物存在的环境条件，然后逐步聚焦到微观的分子级别相互作用，最后再将视角拉回到宏观的地球系统效应。这种“大进小出再回到大”的叙事结构，使得读者在学习过程中始终能保持对全局的把握。我特别喜欢其中对不同研究团队成果的引用方式，作者并非只是简单地列出文献，而是将不同学派的观点进行对比和综合，甚至指出某些争议点的症结所在，促使读者进行批判性思考。这种处理方式极大地提升了本书的学术价值和讨论的深度。书中对于水合物在斜坡稳定性中的潜在触发作用的建模分析，使用了最新的地质力学模型，让我对深海滑坡的风险评估有了全新的认识。总的来说，这本书的价值在于它提供了一个整合性的视角，将地质学、化学、物理学乃至环境科学的知识有机地编织在一起，为跨学科研究者提供了一个极好的参考框架。

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阅读完这部专著，我感受到的最大冲击是其对“未知”领域的坦诚探索。作者在回顾已解决的问题时一丝不苟，但在展望未来研究方向时，却毫不避讳地指出了当前模型的局限性和数据获取的困难。特别是关于水合物分解动力学在复杂地层中的非线性行为这一部分，作者明确指出，目前的反应速率方程仍然需要大量的现场数据进行校准和完善，这提醒了我们科学探索的永无止境。书中对新型传感技术在原位监测水合物状态方面的应用也进行了探讨，虽然这些技术大多还处于实验室验证阶段，但作者对它们的潜力描述得非常到位，充满了对未来技术突破的期待。这本书的排版和图表制作也达到了专业出版物的最高水准，那些复杂的物性数据图表清晰易读，插图准确地辅助了文字的解释，这对于需要长期参考的专业书籍来说，是至关重要的。它不仅仅是知识的传递，更是一种研究态度的示范，即要求研究者既要脚踏实地，又要敢于探索边界。这是一部值得反复阅读并从中汲取灵感的重量级著作。

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让我惊艳的是这本书在技术应用层面的超前布局。当大多数文献还停留在基础物性研究时，这本书已经将目光投向了水合物开采的工程挑战和前沿技术。关于“启发式”采矿技术和“置换法”的详细对比分析，展示了作者对实际工程约束条件的深刻理解。例如，对不同注入剂（如醇类、盐溶液）的腐蚀性、经济可行性以及对地层稳定性的影响的细致考量，都表明作者不仅仅是一个理论家，更是一个具备工程实践视野的专家。书中关于水合物在管道输送中的堵塞风险管理部分，提供了许多实用的经验法则和数值模拟结果，这对于油气行业的基础设施规划至关重要。我注意到作者对二氧化碳捕集与封存（CCS）技术的结合也给予了相当篇幅的关注，即利用CO2水合物替代天然气进行地层封存，这不仅解决了能源问题，同时也提供了一种潜在的碳减排路径。这部分的讨论充满了前瞻性，它将水合物研究从单纯的资源勘探领域，拓展到了气候变化应对方案的范畴，令人振奋。这本书真正做到了将基础科学研究与迫切的工业需求紧密联系起来。

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这本书的阅读体验，坦率地说，是一场智力上的高强度攀登。它的专业术语密度极高，几乎每一页都需要我频繁地查阅专业词典来确保完全理解作者想要表达的细微差别。对于初学者来说，我诚恳建议最好配备一份前置课程的基础知识储备，否则很容易在深入的数学推导和复杂的相图分析中迷失方向。然而，一旦你跟上了作者的节奏，那种豁然开朗的感觉是无与伦比的。作者在处理多组分体系的相态行为时展现出的数学功力令人叹服，那些偏微分方程和分子模拟的结果被整合得如此流畅，使得看似混乱的实验数据也呈现出清晰的规律性。我尤其欣赏其在能源潜力评估章节中对不确定性分析的审慎态度，没有过度美化水合物作为未来能源的潜力，而是基于现有数据给出了一个非常现实和客观的评价。这体现了作者严谨的科学精神，不为吸引眼球而夸大其词。书中对水合物在海洋沉积物中的分布模型进行了深入的探讨，不同的沉积物类型如何影响水合物的形成速度和稳定性，这部分内容对于地球物理学家来说具有极高的应用价值。整体而言，这本书更像是一本供资深研究人员案头常备的工具书，而不是轻松的入门读物，它要求读者全身心地投入。

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