天然氣水合物：力學(xué)特性及開(kāi)采安全評(píng)價(jià)

目錄
前言
第1章水合物沉積物力學(xué)性質(zhì)1
1.1引言1
1.2水合物的結(jié)構(gòu)3
1.3影響水合物沉積物力學(xué)性質(zhì)的主要因素4
1.3.1天然氣水合物形成的影響5
1.3.2孔喉尺度和沉積物顆粒表面性質(zhì)對(duì)水合物增長(zhǎng)和分布的影響8
1.4水合物沉積物力學(xué)性質(zhì)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查方法11
1.4.1地球物理勘探法11
1.4.2鉆孔取心法14
1.4.3測(cè)井法15
1.4.4觸探17
1.5室內(nèi)實(shí)驗(yàn)18
1.5.1三軸實(shí)驗(yàn)19
1.5.2基于保壓巖心分析及傳輸系統(tǒng)的物理和力學(xué)參數(shù)測(cè)量28
1.5.3直剪實(shí)驗(yàn)30
1.5.4共振柱實(shí)驗(yàn)32
1.6水合物沉積物力學(xué)參數(shù)實(shí)驗(yàn)35
1.6.1純冰、純水合物三軸實(shí)驗(yàn)結(jié)果38
1.6.2蒙古砂為骨架的四氫呋喃水合物沉積物三軸實(shí)驗(yàn)39
1.6.3黏土高溫?zé)乒羌艿乃臍溥秽衔锶S實(shí)驗(yàn)41
1.6.4飽和粉砂應(yīng)力應(yīng)變*線(xiàn)43
1.6.5四氫呋喃水合物粉砂沉積物力學(xué)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)44
1.6.6含冰和甲烷水合物沉積物力學(xué)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)46
1.6.7含冰和甲烷水合物沉積物力學(xué)參數(shù)匯總50
1.6.8不含冰的粉細(xì)砂土水合物沉積物力學(xué)參數(shù)53
1.6.9水合物分解過(guò)程中沉積物力學(xué)參數(shù)56
1.7直剪實(shí)驗(yàn)60
1.8水合物沉積物動(dòng)態(tài)力學(xué)特性實(shí)驗(yàn)62
1.8.1實(shí)驗(yàn)材料與裝置63
1.8.2實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容67
1.8.3水合物沉積物動(dòng)態(tài)力學(xué)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)69
1.8.4水合物沉積物動(dòng)態(tài)力學(xué)參數(shù)模型94
1.9蠕變特性實(shí)驗(yàn)108
1.9.1實(shí)驗(yàn)108
1.9.2水合物沉積物蠕變實(shí)驗(yàn)擬合*線(xiàn)113
1.10水合物沉積物力學(xué)性質(zhì)理論模型113
1.10.1水合物沉積物力學(xué)參數(shù)(模量、強(qiáng)度)與水合物飽和度的關(guān)系模型113
1.10.2水合物沉積物強(qiáng)度模型127
1.10.3應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系理論模型132
1.11小結(jié)143
參考文獻(xiàn)143
第2章水合物分解引起的土層層裂和噴發(fā)破壞152
2.1引言152
2.2水合物分解引起土層層裂實(shí)驗(yàn)153
2.2.1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)154
2.2.2傳感器布置156
2.2.3實(shí)驗(yàn)步驟158
2.2.4實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論159
2.2.5分層破壞模型分析167
2.3水合物分解引起土層中氣體噴發(fā)實(shí)驗(yàn)?zāi)M171
2.3.1實(shí)驗(yàn)裝置與實(shí)驗(yàn)技術(shù)171
2.3.2實(shí)驗(yàn)步驟173
2.3.3實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和特征173
2.3.4水合物分解引起土層破壞的能量評(píng)估178
2.3.5小結(jié)183
2.4層裂和噴發(fā)破壞的理論分析183
2.4.1層裂183
2.4.2噴發(fā)的分析188
2.4.3小結(jié)193
參考文獻(xiàn)194
第3章水合物分解對(duì)井筒及結(jié)構(gòu)物的影響197
3.1水合物鉆采潛在風(fēng)險(xiǎn)197
3.2水合物分解對(duì)垂直井筒/管道的影響198
3.2.1問(wèn)題量綱分析199
3.2.2水合物完全分解條件下垂直井筒及周?chē)翆幼冃闻c破壞分析200
3.2.3水合物逐漸分解條件下井筒及周?chē)翆幼冃畏治?23
3.2.4水平井降壓開(kāi)采時(shí)地層變形數(shù)值模擬227
3.2.5水合物分解對(duì)海床上水平管道的影響240
3.3小結(jié)242
參考文獻(xiàn)243
第4章水合物分解引起的海床滑塌246
4.1引起海底水合物分解的因素246
4.2水合物分解引起的海底滑坡及災(zāi)害鏈247
4.2.1水合物分解相關(guān)的海底滑坡案例247
4.2.2水合物分解相關(guān)的海底泥石流249
4.2.3環(huán)境影響250
4.3理論研究251
4.3.1考慮水合物分解后地層強(qiáng)度降低的極限平衡方法251
4.3.2基于土層分層的土層滑塌模型252
4.4實(shí)驗(yàn)研究256
4.4.1問(wèn)題及量綱分析256
4.4.2模型制備260
4.4.3水合物分解后土層滑塌離心機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)263
4.4.4生物生成甲烷制備水合物沉積物的離心機(jī)實(shí)驗(yàn)結(jié)果268
4.4.5水合物分解引起地層變形的小比尺模型實(shí)驗(yàn)276
4.5水合物分解引起的海底泥石流289
4.6水合物分解引起地層滑塌的數(shù)值模擬291
4.6.1商用軟件計(jì)算的可靠性292
4.6.2穩(wěn)定性(滑坡起動(dòng))判別條件292
4.6.3控制參量2924.6.4模型建立294
4.6.5模擬結(jié)果與分析294
4.7小結(jié)328
參考文獻(xiàn)328
第5章水合物開(kāi)采過(guò)程中的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)及數(shù)據(jù)處理334
5.1試采監(jiān)測(cè)項(xiàng)目簡(jiǎn)介334
5.2聲波傳播特性338
5.3滲透性344
5.3.1滲透率模型346
5.3.2滲流規(guī)律347
5.4含水合物地層的熱力學(xué)參數(shù)及考慮水合物相變的傳熱規(guī)律350
5.4.1熱力學(xué)參數(shù)350
5.4.2含水合物地層中的熱傳導(dǎo)353
5.4.3水合物的電阻特性374
5.4.4安全監(jiān)測(cè)及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)386
5.4.5小結(jié)393
參考文獻(xiàn)393