【摘要】：在能源危機(jī)日益嚴(yán)峻的21世紀(jì),天然氣水合物被公認(rèn)為是具有良好開(kāi)發(fā)前景的重要后續(xù)能源,它儲(chǔ)量巨大、能量密度高并且燃燒無(wú)污染。自然界中的天然氣水合物主要分布在海洋的大陸邊緣和陸上的永凍地區(qū),前者大約占了己發(fā)現(xiàn)數(shù)量的90%。目前各國(guó)對(duì)于天然氣水合物的商業(yè)開(kāi)發(fā)已列入日程。確保天然氣水合物地層井壁穩(wěn)定是關(guān)系到鉆井成功乃至整個(gè)鉆探開(kāi)發(fā)順利進(jìn)行的關(guān)鍵,而對(duì)于天然氣水合物地層物理力學(xué)性質(zhì)的研究是開(kāi)展井壁穩(wěn)定研究的基礎(chǔ)。 本文采用自主研制的水合物沉積物三軸實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,該系統(tǒng)最大的優(yōu)勢(shì)是能夠在原位狀態(tài)下合成天然氣水合物并進(jìn)行三軸力學(xué)實(shí)驗(yàn)與聲波實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)采用覆膜砂燒結(jié)成原狀巖樣,然后采用原位合方式制取不同飽和度的水合物沉積物,在不同圍壓條件下研究不同飽和度的水合物沉積物的力學(xué)性質(zhì),得到了水合物沉積物的力學(xué)參數(shù)與圍壓、飽和度的關(guān)系,研究發(fā)現(xiàn)隨著圍壓、飽和度的增大峰值強(qiáng)度增大,內(nèi)聚力隨著飽和度的增大而增大,而泊松比、內(nèi)摩擦角沒(méi)有明顯變化,并據(jù)此建立起圍壓、飽和度與峰值強(qiáng)度的定量模型;建立了水合物層強(qiáng)度破壞準(zhǔn)則;為后續(xù)水合物層井壁穩(wěn)定研究奠定基礎(chǔ)。為了進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn),本文同時(shí)對(duì)四氫呋喃水合物、冰沉積物按照甲烷水合物沉積物的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)冰、四氫呋喃水合物、甲烷水合物沉積物的力學(xué)性質(zhì)差別不大。 本文對(duì)原位合成的不同飽和度的甲烷水合物沉積物、四氫呋喃水合物沉積物、冰洋沉積物在不同圍壓條件下進(jìn)行了聲波測(cè)試。根據(jù)彈性理論,利用所測(cè)得的超聲波波速,計(jì)算了被測(cè)試樣的動(dòng)彈性力學(xué)參數(shù),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:縱橫波速隨著圍壓、飽和度的增大而增大,動(dòng)態(tài)彈性模量隨著飽和度、圍壓的增大而增大。本論文所得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)論能夠?yàn)樗衔飳拥目碧郊百Y源評(píng)價(jià)提供依據(jù)。
【圖文】：

第一章 前言和度水合物沉積物彈性參數(shù)（彈性模量、泊松比等）和水合物沉、內(nèi)摩擦角等），并總結(jié)歸納這些參數(shù)與圍壓以及水合物飽和度水合物試樣聲學(xué)性質(zhì)參數(shù)實(shí)驗(yàn)研究溫度、壓力條件下（由水合物相平衡來(lái)確定溫壓條件），根據(jù)制度水合物沉積物聲學(xué)參數(shù)，并初步分析聲學(xué)參數(shù)與水合物飽和度線如圖 1-1 所示：

第二章 天然氣水合物基礎(chǔ)性質(zhì)2.1 天然氣水合物結(jié)構(gòu)天然氣水合物（Gas Hydrates）又稱“可燃冰”，是在低溫（<10℃）、高壓（>10MPa條件下由水與天然氣（主要是甲烷氣）結(jié)合形成的籠形白色結(jié)晶化合物（圖 2-1）。水分子在水合物中形成一種三維網(wǎng)狀鳥(niǎo)籠形結(jié)構(gòu)[27]。甲烷等烴類分子被捕集到網(wǎng)狀水分子間形成水合物。水分子之間靠較強(qiáng)的氫鍵結(jié)合，而水分子與氣體分子之間只靠較弱的范德華力連接，，這導(dǎo)致水合物極易分解。除甲烷外，乙烷、丙烷、丁烷等同系物以及二氧化碳、硫化氫等常見(jiàn)的天然氣組分也能生成水合物。分子大于丁烷的氣體通常不會(huì)形成水合物。迄今為止，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的天然氣水合物結(jié)構(gòu)類型有三種：Ⅰ型結(jié)構(gòu)、Ⅱ型結(jié)構(gòu)和 H型結(jié)構(gòu)[28]。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：P744.4

【參考文獻(xiàn)】

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1 雷懷彥,王先彬,房玄,鄭艷紅;天然氣水合物研究現(xiàn)狀與未來(lái)挑戰(zhàn)[J];沉積學(xué)報(bào);1999年03期

2 趙群,郭建,郝守玲,耿建華;模擬天然氣水合物的巖石物理特性模型實(shí)驗(yàn)[J];地球物理學(xué)報(bào);2005年03期

3 史斗，鄭軍衛(wèi);世界天然氣水合物研究開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀和前景[J];地球科學(xué)進(jìn)展;1999年04期

4 龍學(xué)淵;袁宗明;倪杰;;國(guó)外天然氣水合物研究進(jìn)展及我國(guó)的對(duì)策建議[J];勘探地球物理進(jìn)展;2006年03期

5 樊栓獅,陳勇;天然氣水合物的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J];中國(guó)科學(xué)院院刊;2001年02期

6 姚伯初;南海北部陸緣天然氣水合物初探[J];海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì);1998年04期

7 孫志高,樊栓獅,郭開(kāi)華,王如竹;天然氣水合物分解熱的確定[J];分析測(cè)試學(xué)報(bào);2002年03期

8 胡春,裘俊紅;天然氣水合物的結(jié)構(gòu)性質(zhì)及應(yīng)用[J];天然氣化工(C1化學(xué)與化工);2000年04期

9 葉建良,殷琨,蔣國(guó)盛,湯鳳林,竇斌;天然氣水合物鉆井的關(guān)鍵技術(shù)與對(duì)策[J];探礦工程(巖土鉆掘工程);2003年05期

10 李常茂,耿瑞倫;關(guān)于天然氣水合物鉆探的思考[J];探礦工程(巖土鉆掘工程);2000年03期

本文編號(hào)：2676241