含水合物土的单轴压缩特性及电阻率的研究
发布时间：2021-03-24 18:43
天然气水合物主要赋存于海底沉积物中,具有能量密度高、规模大、资源量大、埋藏浅、清洁等特点,被喻为二十一世纪最具有开发前景的战略新型能源。同时,由于天然气水合物需要严格的赋存环境,使得其开采问题也成为一个世界性的热点和难点,开采不当可导致严重的环境、地质问题,因此了解含水合物沉积物的力学特性对其开采的稳定性显得尤为重要。电阻率法能够高效便捷的反映含天然气水合物沉积物的相关特性,若能将其应用于水合物的工程实践中,将产生巨大的经济效应。因此,本文主要探究水合物饱和度对含水合物试样力学特性的影响及水合物生成过程中的电阻率变化。本文以粉土、厦门标准砂、自配的模拟南海沉积土三种土体分别与四氢呋喃溶液混合形成的含四氢呋喃水合物试样为研究对象,采用压实法制备三轴试样,利用冰柜对试样进行诱导形成四氢呋喃水合物,通过低温环境下的特殊无侧限压缩试验以及电阻率观测试验,探讨了不同土体、不同水合物饱和度、不同试样控制干密度对其无侧限抗压强度的影响规律,同时探究四氢呋喃水合物生成前后试样电阻率的变化规律。研究发现:（1）在相同的干密度下,三种土体压制而成的含四氢呋喃水合物试样的无侧限抗压强度随着水合物饱和度的升高...
【文章来源】：桂林理工大学广西壮族自治区
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
全球天然气水合物分布图[6]
桂林理工大学硕士学位论文2角洲、阿拉斯加北部、日本Nankai海槽和中国等地均逐步进行[7]。由于天然气水合物均存在于高压低温的环境，使得其在脱离了该条件下极易发生分解，而且1体积的天然气水合物在通常情况下分解可产生0.8体积的水和164体积的甲烷气体，体积的急速膨胀使得水合物的分解会造成海底滑坡等灾害，并对海床表面造成结构性破坏[8-9]（图1.2）。图1.2水合物分解引起的海底滑坡[8]因此，开展天然气水合物的相关研究可以了解、预防由其引发的工程地质灾害，对早日实现新能源的开发使用有着深远的意义。1.2研究现状与存在问题1.2.1国内外研究现状国外学者关于天然气水合物的研究始于1810年，但研究初始发展较为缓慢，直到20世纪30年代，HammerShmidt发现了水合物堵塞输油管路现象，这才使得水合物问题受到了众多学者的广泛关注。一方面是由于当时水合物并没有引起科学界的重视，另一方面是由于当时人类对于能源的需求完全能够满足，使得人们并没有大力地去寻找开发新能源。但是，随着科技的发展，以及人类生产活动和新能源的需求与日剧增，天然气水合物由于其巨大的储存量和工业、商业价值，相关的研究才迅速开展。20世纪90年代，我国才开始对天然气水合物进行试验研究。与其他国家相比，我国从事这一相关工作的研究起步较晚，但也是发展迅猛。2009年9月，我国科学家在青海省祁连山脉经过长期的探查，最终成功地钻探出了天然气水合物样品，这意味着中国成为全球第一次在中低纬度冻土区发现天然气水合物的国家；并且在2017年5月，中
桂林理工大学硕士学位论文9曲线见图2.2。表2.2试验土样的基本物性指标比重最大孔隙比最小孔隙比不均与系数曲率系数2.640.710.456.050.498图2.2标准砂颗粒级配分布曲线其三为自配模拟南海沉积土，为了更好的研究南海水合物沉积物的相关特性。我们分析了南海沉积物的级配曲线以及颗粒的组成，根据张辉对SH3号站以及Liu对SH2、SH7号站采集的土样分析，将其拟合后并在室内采用伊利石和砂土根据拟合的级配曲线称取一定的质量，均倒入拌土器使其颗粒分布均匀。根据《土工试验方法标准》（GB/T50123—1999）[36]，对砂样进行了基本物理性质指标的测定，比重为2.65，土样的配制参照图2.3南海沉积土颗粒级配分布曲线图[37]。图2.3南海沉积土颗粒级配分布曲线图01020304050607080901000.010.1110小于某粒径颗粒百分数(%)粒径直径(mm)
【参考文献】：
期刊论文
[1]天然气水合物开采过程甲烷气泄漏海床基高密度电阻率法监测效果模拟与分析[J]. 吴景鑫,郭秀军,贾永刚,孙翔,李宁. 吉林大学学报(地球科学版). 2018(06)
[2]沉积物中天然气水合物生成与分解过程的电阻率变化[J]. 陈玉凤,周雪冰,梁德青,吴能友. 天然气地球科学. 2018(11)
[3]我国海域天然气水合物试开采圆满完成并取得历史性突破[J]. 李彦龙. 海洋地质与第四纪地质. 2017(05)
[4]考虑赋存模式影响的含水合物沉积物的本构模型研究[J]. 颜荣涛,梁维云,韦昌富,吴二林. 岩土力学. 2017(01)
[5]瓦斯水合物形成过程的电阻特性[J]. 张强,郭朝伟,李元吉,卫弼天,陈付刚,石浩楠. 黑龙江科技大学学报. 2016(06)
[6]孔隙水垂向不均匀分布体系中水合物生成过程的电阻率变化[J]. 陈强,刘昌岭,邢兰昌,胡高伟,孟庆国,孙建业,金学彬. 石油学报. 2016(02)
[7]南海北部神狐海域沉积物颗粒对天然气水合物聚集的主要影响[J]. 张辉,卢海龙,梁金强,吴能友. 科学通报. 2016(03)
[8]水合物赋存模式对含水合物土力学特性的影响[J]. 颜荣涛,韦昌富,傅鑫晖,钟晓斌,肖桂元. 岩石力学与工程学报. 2013(S2)
[9]水合物沉积物电阻特性研究初探[J]. 任静雅,鲁晓兵,张旭辉. 岩土工程学报. 2013(S1)
[10]含水合物沉积物强度特性的三轴试验研究[J]. 刘芳,寇晓勇,蒋明镜,熊巨华,吴晓峰. 岩土工程学报. 2013(08)
博士论文
[1]天然气水合物沉积物强度及变形特性研究[D]. 李洋辉.大连理工大学 2013
[2]多相土石复合介质电阻率特性理论及应用研究[D]. 汪魁.重庆交通大学 2013
硕士论文
[1]多孔介质中水合物的核磁共振成像实验研究[D]. 姚蕾.大连理工大学 2010
本文编号：3098201
【文章来源】：桂林理工大学广西壮族自治区
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
全球天然气水合物分布图[6]
桂林理工大学硕士学位论文2角洲、阿拉斯加北部、日本Nankai海槽和中国等地均逐步进行[7]。由于天然气水合物均存在于高压低温的环境，使得其在脱离了该条件下极易发生分解，而且1体积的天然气水合物在通常情况下分解可产生0.8体积的水和164体积的甲烷气体，体积的急速膨胀使得水合物的分解会造成海底滑坡等灾害，并对海床表面造成结构性破坏[8-9]（图1.2）。图1.2水合物分解引起的海底滑坡[8]因此，开展天然气水合物的相关研究可以了解、预防由其引发的工程地质灾害，对早日实现新能源的开发使用有着深远的意义。1.2研究现状与存在问题1.2.1国内外研究现状国外学者关于天然气水合物的研究始于1810年，但研究初始发展较为缓慢，直到20世纪30年代，HammerShmidt发现了水合物堵塞输油管路现象，这才使得水合物问题受到了众多学者的广泛关注。一方面是由于当时水合物并没有引起科学界的重视，另一方面是由于当时人类对于能源的需求完全能够满足，使得人们并没有大力地去寻找开发新能源。但是，随着科技的发展，以及人类生产活动和新能源的需求与日剧增，天然气水合物由于其巨大的储存量和工业、商业价值，相关的研究才迅速开展。20世纪90年代，我国才开始对天然气水合物进行试验研究。与其他国家相比，我国从事这一相关工作的研究起步较晚，但也是发展迅猛。2009年9月，我国科学家在青海省祁连山脉经过长期的探查，最终成功地钻探出了天然气水合物样品，这意味着中国成为全球第一次在中低纬度冻土区发现天然气水合物的国家；并且在2017年5月，中
桂林理工大学硕士学位论文9曲线见图2.2。表2.2试验土样的基本物性指标比重最大孔隙比最小孔隙比不均与系数曲率系数2.640.710.456.050.498图2.2标准砂颗粒级配分布曲线其三为自配模拟南海沉积土，为了更好的研究南海水合物沉积物的相关特性。我们分析了南海沉积物的级配曲线以及颗粒的组成，根据张辉对SH3号站以及Liu对SH2、SH7号站采集的土样分析，将其拟合后并在室内采用伊利石和砂土根据拟合的级配曲线称取一定的质量，均倒入拌土器使其颗粒分布均匀。根据《土工试验方法标准》（GB/T50123—1999）[36]，对砂样进行了基本物理性质指标的测定，比重为2.65，土样的配制参照图2.3南海沉积土颗粒级配分布曲线图[37]。图2.3南海沉积土颗粒级配分布曲线图01020304050607080901000.010.1110小于某粒径颗粒百分数(%)粒径直径(mm)
【参考文献】：
期刊论文
[1]天然气水合物开采过程甲烷气泄漏海床基高密度电阻率法监测效果模拟与分析[J]. 吴景鑫,郭秀军,贾永刚,孙翔,李宁. 吉林大学学报(地球科学版). 2018(06)
[2]沉积物中天然气水合物生成与分解过程的电阻率变化[J]. 陈玉凤,周雪冰,梁德青,吴能友. 天然气地球科学. 2018(11)
[3]我国海域天然气水合物试开采圆满完成并取得历史性突破[J]. 李彦龙. 海洋地质与第四纪地质. 2017(05)
[4]考虑赋存模式影响的含水合物沉积物的本构模型研究[J]. 颜荣涛,梁维云,韦昌富,吴二林. 岩土力学. 2017(01)
[5]瓦斯水合物形成过程的电阻特性[J]. 张强,郭朝伟,李元吉,卫弼天,陈付刚,石浩楠. 黑龙江科技大学学报. 2016(06)
[6]孔隙水垂向不均匀分布体系中水合物生成过程的电阻率变化[J]. 陈强,刘昌岭,邢兰昌,胡高伟,孟庆国,孙建业,金学彬. 石油学报. 2016(02)
[7]南海北部神狐海域沉积物颗粒对天然气水合物聚集的主要影响[J]. 张辉,卢海龙,梁金强,吴能友. 科学通报. 2016(03)
[8]水合物赋存模式对含水合物土力学特性的影响[J]. 颜荣涛,韦昌富,傅鑫晖,钟晓斌,肖桂元. 岩石力学与工程学报. 2013(S2)
[9]水合物沉积物电阻特性研究初探[J]. 任静雅,鲁晓兵,张旭辉. 岩土工程学报. 2013(S1)
[10]含水合物沉积物强度特性的三轴试验研究[J]. 刘芳,寇晓勇,蒋明镜,熊巨华,吴晓峰. 岩土工程学报. 2013(08)
博士论文
[1]天然气水合物沉积物强度及变形特性研究[D]. 李洋辉.大连理工大学 2013
[2]多相土石复合介质电阻率特性理论及应用研究[D]. 汪魁.重庆交通大学 2013
硕士论文
[1]多孔介质中水合物的核磁共振成像实验研究[D]. 姚蕾.大连理工大学 2010
本文编号：3098201
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/diqiudizhi/3098201.html
