基于热声成像的天然气水合物相变界面监测的方法研究

在天然气水合物(简称水合物)钻采过程中,动态监测水合物沉积物具有非常重要的现实意义和应用价值.常规探测方法只能判断水合物分解前的大致分布情况,很难获得水合物分解过程中固-液交界面的动态变化和图像.本文将热声耦合引入到水合物的钻采监测中,首次提出了在瞬态强脉冲激励下水合物产生瞬态相变、并激发相变热声信号的物理机制,导出了脉冲激励与声源之间的耦合方程,提出了基于滤波反投影算法的相变界面成像方法.建立了三维仿真模型,开展了电场和声场耦合分析,在强脉冲激励下求解出了热函数及声压分布.然后模拟超声换能器接收到的声信号,利用声信号对不同半径的水合物重建声源的分布,从声源图像得到水合物的相变界面位置信息.为水合物松散沉积物的研究提供了一种全新的探测方法.