發(fā)布時(shí)間：2021-03-24 18:43

　　天然氣水合物主要賦存于海底沉積物中,具有能量密度高、規(guī)模大、資源量大、埋藏淺、清潔等特點(diǎn),被喻為二十一世紀(jì)最具有開發(fā)前景的戰(zhàn)略新型能源。同時(shí),由于天然氣水合物需要嚴(yán)格的賦存環(huán)境,使得其開采問題也成為一個(gè)世界性的熱點(diǎn)和難點(diǎn),開采不當(dāng)可導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境、地質(zhì)問題,因此了解含水合物沉積物的力學(xué)特性對其開采的穩(wěn)定性顯得尤為重要。電阻率法能夠高效便捷的反映含天然氣水合物沉積物的相關(guān)特性,若能將其應(yīng)用于水合物的工程實(shí)踐中,將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。因此,本文主要探究水合物飽和度對含水合物試樣力學(xué)特性的影響及水合物生成過程中的電阻率變化。本文以粉土、廈門標(biāo)準(zhǔn)砂、自配的模擬南海沉積土三種土體分別與四氫呋喃溶液混合形成的含四氫呋喃水合物試樣為研究對象,采用壓實(shí)法制備三軸試樣,利用冰柜對試樣進(jìn)行誘導(dǎo)形成四氫呋喃水合物,通過低溫環(huán)境下的特殊無側(cè)限壓縮試驗(yàn)以及電阻率觀測試驗(yàn),探討了不同土體、不同水合物飽和度、不同試樣控制干密度對其無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響規(guī)律,同時(shí)探究四氫呋喃水合物生成前后試樣電阻率的變化規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn):（1）在相同的干密度下,三種土體壓制而成的含四氫呋喃水合物試樣的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨著水合物飽和度的升高... 

【文章來源】：桂林理工大學(xué)廣西壯族自治區(qū)

【文章頁數(shù)】：58 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

全球天然氣水合物分布圖[6]

桂林理工大學(xué)碩士學(xué)位論文2角洲、阿拉斯加北部、日本Nankai海槽和中國等地均逐步進(jìn)行[7]。由于天然氣水合物均存在于高壓低溫的環(huán)境，使得其在脫離了該條件下極易發(fā)生分解，而且1體積的天然氣水合物在通常情況下分解可產(chǎn)生0.8體積的水和164體積的甲烷氣體，體積的急速膨脹使得水合物的分解會造成海底滑坡等災(zāi)害，并對海床表面造成結(jié)構(gòu)性破壞[8-9]（圖1.2）。圖1.2水合物分解引起的海底滑坡[8]因此，開展天然氣水合物的相關(guān)研究可以了解、預(yù)防由其引發(fā)的工程地質(zhì)災(zāi)害，對早日實(shí)現(xiàn)新能源的開發(fā)使用有著深遠(yuǎn)的意義。1.2研究現(xiàn)狀與存在問題1.2.1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國外學(xué)者關(guān)于天然氣水合物的研究始于1810年，但研究初始發(fā)展較為緩慢，直到20世紀(jì)30年代，HammerShmidt發(fā)現(xiàn)了水合物堵塞輸油管路現(xiàn)象，這才使得水合物問題受到了眾多學(xué)者的廣泛關(guān)注。一方面是由于當(dāng)時(shí)水合物并沒有引起科學(xué)界的重視，另一方面是由于當(dāng)時(shí)人類對于能源的需求完全能夠滿足，使得人們并沒有大力地去尋找開發(fā)新能源。但是，隨著科技的發(fā)展，以及人類生產(chǎn)活動和新能源的需求與日劇增，天然氣水合物由于其巨大的儲存量和工業(yè)、商業(yè)價(jià)值，相關(guān)的研究才迅速開展。20世紀(jì)90年代，我國才開始對天然氣水合物進(jìn)行試驗(yàn)研究。與其他國家相比，我國從事這一相關(guān)工作的研究起步較晚，但也是發(fā)展迅猛。2009年9月，我國科學(xué)家在青海省祁連山脈經(jīng)過長期的探查，最終成功地鉆探出了天然氣水合物樣品，這意味著中國成為全球第一次在中低緯度凍土區(qū)發(fā)現(xiàn)天然氣水合物的國家；并且在2017年5月，中

桂林理工大學(xué)碩士學(xué)位論文9曲線見圖2.2。表2.2試驗(yàn)土樣的基本物性指標(biāo)比重最大孔隙比最小孔隙比不均與系數(shù)曲率系數(shù)2.640.710.456.050.498圖2.2標(biāo)準(zhǔn)砂顆粒級配分布曲線其三為自配模擬南海沉積土，為了更好的研究南海水合物沉積物的相關(guān)特性。我們分析了南海沉積物的級配曲線以及顆粒的組成，根據(jù)張輝對SH3號站以及Liu對SH2、SH7號站采集的土樣分析，將其擬合后并在室內(nèi)采用伊利石和砂土根據(jù)擬合的級配曲線稱取一定的質(zhì)量，均倒入拌土器使其顆粒分布均勻。根據(jù)《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50123—1999）[36]，對砂樣進(jìn)行了基本物理性質(zhì)指標(biāo)的測定，比重為2.65，土樣的配制參照圖2.3南海沉積土顆粒級配分布曲線圖[37]。圖2.3南海沉積土顆粒級配分布曲線圖01020304050607080901000.010.1110小于某粒徑顆粒百分?jǐn)?shù)(%)粒徑直徑(mm)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]天然氣水合物開采過程甲烷氣泄漏海床基高密度電阻率法監(jiān)測效果模擬與分析[J]. 吳景鑫,郭秀軍,賈永剛,孫翔,李寧.  吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(地球科學(xué)版). 2018(06)
[2]沉積物中天然氣水合物生成與分解過程的電阻率變化[J]. 陳玉鳳,周雪冰,梁德青,吳能友.  天然氣地球科學(xué). 2018(11)
[3]我國海域天然氣水合物試開采圓滿完成并取得歷史性突破[J]. 李彥龍.  海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì). 2017(05)
[4]考慮賦存模式影響的含水合物沉積物的本構(gòu)模型研究[J]. 顏榮濤,梁維云,韋昌富,吳二林.  巖土力學(xué). 2017(01)
[5]瓦斯水合物形成過程的電阻特性[J]. 張強(qiáng),郭朝偉,李元吉,衛(wèi)弼天,陳付剛,石浩楠.  黑龍江科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2016(06)
[6]孔隙水垂向不均勻分布體系中水合物生成過程的電阻率變化[J]. 陳強(qiáng),劉昌嶺,邢蘭昌,胡高偉,孟慶國,孫建業(yè),金學(xué)彬.  石油學(xué)報(bào). 2016(02)
[7]南海北部神狐海域沉積物顆粒對天然氣水合物聚集的主要影響[J]. 張輝,盧海龍,梁金強(qiáng),吳能友.  科學(xué)通報(bào). 2016(03)
[8]水合物賦存模式對含水合物土力學(xué)特性的影響[J]. 顏榮濤,韋昌富,傅鑫暉,鐘曉斌,肖桂元.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2013(S2)
[9]水合物沉積物電阻特性研究初探[J]. 任靜雅,魯曉兵,張旭輝.  巖土工程學(xué)報(bào). 2013(S1)
[10]含水合物沉積物強(qiáng)度特性的三軸試驗(yàn)研究[J]. 劉芳,寇曉勇,蔣明鏡,熊巨華,吳曉峰.  巖土工程學(xué)報(bào). 2013(08)

博士論文
[1]天然氣水合物沉積物強(qiáng)度及變形特性研究[D]. 李洋輝.大連理工大學(xué) 2013
[2]多相土石復(fù)合介質(zhì)電阻率特性理論及應(yīng)用研究[D]. 汪魁.重慶交通大學(xué) 2013

碩士論文
[1]多孔介質(zhì)中水合物的核磁共振成像實(shí)驗(yàn)研究[D]. 姚蕾.大連理工大學(xué) 2010



本文編號：3098201