發(fā)布時間：2020-05-05 15:49

【摘要】：天然氣水合物被公認為21世紀的重要后續(xù)能源,受到世界范圍內(nèi)越來越多的國家關(guān)注。但是,天然氣水合物礦藏的開發(fā)會引起儲層地質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化,容易引發(fā)海底滑坡、海嘯等地質(zhì)災(zāi)害。目前各研究機構(gòu)陸續(xù)進行了天然氣水合物基礎(chǔ)力學特性的研究,但是對其蠕變特性的研究很少,因此,研究水合物及其沉積層的蠕變特性對天然氣水合物礦藏的商業(yè)開采具有指導意義。 本文的主要研究工作和研究成果如下： 利用實驗室自主研發(fā)的水合物高壓低溫三軸儀,開展含冰甲烷水合物在不同溫度、不同圍壓、不同加載負荷下的蠕變壓縮試驗,系統(tǒng)分析圍壓、溫度和應(yīng)變速率對含冰甲烷水合物軸向形變和蠕變速率的影響,并建立相應(yīng)的數(shù)學表達式。結(jié)果表明,含冰甲烷水合物的軸向形變和蠕變速率隨溫度和荷載的升高而增大,隨圍壓的升高而減小。通含冰甲烷水合物蠕變速率隨荷載和圍壓的變化呈線性變化,與溫度呈非線性變化,且溫度越靠近O℃,蠕變速率的增加幅度越大。 利用天然粘土和含冰甲烷水合物制成水合物沉積物試樣,并測量其在高應(yīng)力條件、低應(yīng)力條件和變荷載時的蠕變特性。分析了Φ60(孔隙度為60%)甲烷水合物沉積物的蠕變特性與溫度、圍壓和荷載之間的關(guān)系。結(jié)果表明,在高應(yīng)力條件下,即使試樣進入破壞階段,其蠕變曲線仍呈現(xiàn)一定衰減性,溫度和荷載的變化對水合物沉積物蠕變特性的影響仍然很大。試樣被破壞后,仍然具有一定的黏彈性。在低應(yīng)力條件下,甲烷水合物沉積物的軸向形變和蠕變速率隨溫度和荷載的升高而增大,隨圍壓的升高而減小。在變荷載條件下,變載后的蠕變曲線普遍表現(xiàn)為變載后出現(xiàn)新一輪阻尼蠕變階段和等速蠕變階段,但最終都與常載蠕變曲線相差越來越大。 依據(jù)含冰甲烷水合物和水合物沉積物的蠕變曲線得到試樣不同時刻的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線,研究發(fā)現(xiàn)本研究中的蠕變試驗呈現(xiàn)衰減性,導致不同時刻的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系也呈現(xiàn)衰減性。試樣的可變模量隨時間的增加而減小,強化系數(shù)基本不隨時間變化而變化。蠕變壓縮初期含冰甲烷水合物的可變模量大于水合物沉積物的可變模量,隨著時間的增加逐漸變小,甲烷水合物的強化系數(shù)一直大于水合物沉積物的強化系數(shù)。 利用不同體積比的含冰甲烷水合物和天然粘土制備孔隙度不同的水合物沉積物試樣,研究了孔隙度對水合物沉積物蠕變特性的影響。結(jié)果表明,沉積物的軸向位移和蠕變速率整體上隨孔隙度的增加而下降。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：P744.4

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前3條

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本文編號：2650388