自然界中的天然氣水合物（以下簡稱水合物）作為一種新型的非常規(guī)能源,具有能量密度高,分布范圍廣,資源儲量大的特點(diǎn)。進(jìn)入二十一世紀(jì)以來,隨著人類能源需求的日益增加以及化石能源的逐漸減少,人們將目光投向了這一充滿潛力的優(yōu)質(zhì)清潔能源,水合物商業(yè)化開發(fā)步伐不斷加速。2017年我國已正式將水合物列為第173個礦種。此外,天然氣水合物作為全球碳循環(huán)的有機(jī)組成部分,對全球氣候和環(huán)境變化有著巨大的影響。因此,水合物已成為地球科學(xué)和能源領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。盡管世界各國包括美國、日本、加拿大、德國、韓國、印度和中國等國對其進(jìn)行了大量研究,但如何安全高效長期開發(fā)水合物仍面臨巨大的挑戰(zhàn)。其中安全風(fēng)險問題是最主要的挑戰(zhàn)之一,包括鉆井和生產(chǎn)過程中的井壁垮塌、出砂、地層沉降以及誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害和甲烷泄漏等問題。要解決上述問題,就需要準(zhǔn)確掌握水合物系統(tǒng)力學(xué)特性及其行為規(guī)律,這是水合物能否高效持續(xù)開采的基礎(chǔ)。因此,本文采用實(shí)驗測試、微觀觀測和理論分析結(jié)合的方式,利用改造的實(shí)驗設(shè)備測試了含水合物沉積物試樣（以下簡稱水合物沉積物）靜、動力學(xué)性能,分析了實(shí)際工程條件下水合物沉積物力學(xué)性質(zhì)的演化規(guī)律。結(jié)合CT觀測初步厘清了水合物沉積物的... 

【文章來源】：中國地質(zhì)大學(xué)湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：158 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
作者簡歷
摘要
abstract
含水合物沉積物靜動力學(xué)行為與規(guī)律研究創(chuàng)新點(diǎn)摘要
第一章 緒論
    1.1 天然氣水合物概述
        1.1.1 天然氣水合物簡介
        1.1.2 自然界中的天然氣水合物
        1.1.3 天然氣水合物的能源與環(huán)境意義
    1.2 研究對象、目的和意義
    1.3 研究現(xiàn)狀和主要問題
        1.3.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.2 存在的主要問題及不足
    1.4 研究內(nèi)容與技術(shù)路線
        1.4.1 研究內(nèi)容
        1.4.2 研究目標(biāo)
        1.4.3 擬解決的關(guān)鍵科學(xué)問題
        1.4.4 技術(shù)路線
第二章 水合物沉積物靜力學(xué)性質(zhì)研究
    2.1 實(shí)驗設(shè)備、材料和方法
        2.1.1 實(shí)驗設(shè)備
        2.1.2 實(shí)驗材料
        2.1.3 實(shí)驗方法
    2.2 水合物分解前沉積物試樣應(yīng)力和體變曲線
        2.2.1 水合物飽和度對試樣剪切應(yīng)力、體變曲線的影響
        2.2.2 豎向應(yīng)力對試樣剪切應(yīng)力、體變曲線的影響
        2.2.3 骨架材料對試樣剪切應(yīng)力、體變曲線的影響
        2.2.4 剪切速率對試樣剪切應(yīng)力曲線的影響
        2.2.5 形成溫度對試樣剪切應(yīng)力曲線的影響
    2.3 水合物分解前沉積物靜力學(xué)行為特征
        2.3.1 峰值剪切強(qiáng)度差值
        2.3.2 峰值剪切強(qiáng)度-粘聚力和摩擦角
        2.3.3 殘余剪切強(qiáng)度
        2.3.4 脆性行為指數(shù)
        2.3.5 剪脹角
    2.4 水合物分解后沉積物剪切應(yīng)力和體變曲線
        2.4.1 分解時長對試樣剪切應(yīng)力、體變曲線的影響
        2.4.2 分解初始水合物飽和度對試樣剪切應(yīng)力、體變曲線的影響
        2.4.3 分解骨架類型對試樣剪切應(yīng)力、體變曲線的影響
        2.4.4 分解方式對試樣剪切應(yīng)力、體變曲線的影響
    2.5 水合物分解后沉積物靜力學(xué)行為特征
        2.5.1 剩余強(qiáng)度隨分解時間的變化
        2.5.2 剩余強(qiáng)度隨分解初始水合物飽和度的變化
        2.5.3 剩余強(qiáng)度隨分解骨架類型的變化
        2.5.4 剩余強(qiáng)度隨分解方式的變化
    2.6 本章小結(jié)
第三章 水合物沉積物動力學(xué)性質(zhì)研究
    3.1 實(shí)驗設(shè)備、材料和方法
        3.1.1 實(shí)驗設(shè)備
        3.1.2 實(shí)驗材料
        3.1.3 實(shí)驗方法
    3.2 水合物沉積物動力學(xué)行為特征-共振柱測試
        3.2.1 剪切模量和阻尼的應(yīng)力響應(yīng)規(guī)律
        3.2.2 剪切模量和阻尼的應(yīng)變響應(yīng)規(guī)律
        3.2.3 水合物飽和度對剪切模量和阻尼的影響
        3.2.4 水合物飽和度對剪切模量敏感指數(shù)的影響
        3.2.5 水合物飽和度對剪切模量衰減曲線的影響
    3.3 水合物沉積物動力學(xué)行為特征-波速測試
        3.3.1 P波和S波波譜信號
        3.3.2 水合物飽和度對波速的影響
        3.3.3 水合物飽和度對泊松比的影響
        3.3.4 水合物飽和度對衰減系數(shù)的影響
    3.4 本章小結(jié)
第四章 水合物沉積物微觀結(jié)構(gòu)特征
    4.1 實(shí)驗設(shè)備、材料和方法
        4.1.1 實(shí)驗設(shè)備
        4.1.2 實(shí)驗材料
        4.1.3 實(shí)驗方法
    4.2 砂質(zhì)水合物沉積物微觀結(jié)構(gòu)特征
        4.2.1 水合物CT圖像處理與解析
        4.2.2 溫度壓力路徑對水合物分布的影響
        4.2.3 細(xì)粒含量對水合物分布的影響
        4.2.4 含水量對水合物分布的影響
        4.2.5 冷凍過程對水合物分布的影響
    4.3 砂質(zhì)水合物沉積物中水合物生長分布特性
        4.3.1 水合物優(yōu)先生長區(qū)域
        4.3.2 初始填充狀態(tài)
    4.4 粘土質(zhì)水合物沉積物微觀結(jié)構(gòu)特征
        4.4.1 不同過冷度的溫度曲線
        4.4.2 水合物形成轉(zhuǎn)化率
        4.4.3 水合物三維分布狀態(tài)與形貌結(jié)構(gòu)
    4.5 本章小結(jié)
第五章 水合物儲層靜、動力學(xué)行為關(guān)聯(lián)與強(qiáng)度預(yù)測
    5.1 沉積物基本物理模型
        5.1.1 干燥均質(zhì)沉積物的巖石物理模型
        5.1.2 飽和非均質(zhì)沉積物的巖石物理模型
        5.1.3 水合物沉積物的巖石物理模型
    5.2 水合物沉積物靜、動力學(xué)參數(shù)映射
        5.2.1 水合物沉積物飽和度-強(qiáng)度關(guān)聯(lián)
        5.2.2 水合物沉積物飽和度-波速關(guān)聯(lián)
        5.2.3 水合物沉積物波速-強(qiáng)度模型
    5.3 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論
    6.1 主要結(jié)論和認(rèn)識
    6.2 不足之處與展望
致謝
參考文獻(xiàn)


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]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)
[2]孔隙填充型深海能源土的離散元成樣新方法及宏觀力學(xué)特性[J]. 賀潔,蔣明鏡.  同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2016(05)
[3]含水合物沉積物等效彈性模量混合律模型[J]. 劉樂樂,張旭輝,劉昌嶺,張劍,業(yè)渝光.  地下空間與工程學(xué)報. 2015(S2)
[4]膠結(jié)型深海能源土升溫降壓聯(lián)合分解離散元分析[J]. 蔣明鏡,付昌,賀潔,朱方園.  同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2015(10)
[5]不同開采方法下深海能源土離散元模擬[J]. 蔣明鏡,付昌,賀潔,申志福,朱方園.  巖土力學(xué). 2015(S2)
[6]不同膠結(jié)寬度粒間膠結(jié)特性試驗研究[J]. 蔣明鏡,張寧,金樹樓.  巖土力學(xué). 2015(04)
[7]南海水合物黏土沉積物力學(xué)特性試驗?zāi)M研究[J]. 石要紅,張旭輝,魯曉兵,王淑云,王愛蘭.  力學(xué)學(xué)報. 2015(03)
[8]三維離散元單軸試驗?zāi)M甲烷水合物宏觀三軸強(qiáng)度特性[J]. 蔣明鏡,賀潔.  巖土力學(xué). 2014(09)
[9]深海能源土剪切帶形成機(jī)理離散元分析[J]. 蔣明鏡,彭鏑,申志福,張望城,朱方園.  巖土工程學(xué)報. 2014(09)
[10]考慮水合物膠結(jié)厚度的深海能源土粒間膠結(jié)模型研究[J]. 蔣明鏡,賀潔,周雅萍.  巖土力學(xué). 2014(05)

博士論文
[1]鉆采條件下南海水合物儲層響應(yīng)特性模擬研究[D]. 孫嘉鑫.中國地質(zhì)大學(xué) 2018



本文編號：3047193