天然氣水合物：力學特性及開采安全評價

目錄
前言
第1章水合物沉積物力學性質(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)對水合物增長和分布的影響8
1.4水合物沉積物力學性質(zhì)現(xiàn)場調(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測井法15
1.4.4觸探17
1.5室內(nèi)實驗18
1.5.1三軸實驗19
1.5.2基于保壓巖心分析及傳輸系統(tǒng)的物理和力學參數(shù)測量28
1.5.3直剪實驗30
1.5.4共振柱實驗32
1.6水合物沉積物力學參數(shù)實驗35
1.6.1純冰、純水合物三軸實驗結(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驗39
1.6.3黏土高溫燒制骨架的四氫呋喃水合物三軸實驗41
1.6.4飽和粉砂應力應變*線43
1.6.5四氫呋喃水合物粉砂沉積物力學性質(zhì)實驗44
1.6.6含冰和甲烷水合物沉積物力學性質(zhì)實驗46
1.6.7含冰和甲烷水合物沉積物力學參數(shù)匯總50
1.6.8不含冰的粉細砂土水合物沉積物力學參數(shù)53
1.6.9水合物分解過程中沉積物力學參數(shù)56
1.7直剪實驗60
1.8水合物沉積物動態(tài)力學特性實驗62
1.8.1實驗材料與裝置63
1.8.2實驗步驟與內(nèi)容67
1.8.3水合物沉積物動態(tài)力學性質(zhì)實驗69
1.8.4水合物沉積物動態(tài)力學參數(shù)模型94
1.9蠕變特性實驗108
1.9.1實驗108
1.9.2水合物沉積物蠕變實驗擬合*線113
1.10水合物沉積物力學性質(zhì)理論模型113
1.10.1水合物沉積物力學參數(shù)(模量、強度)與水合物飽和度的關系模型113
1.10.2水合物沉積物強度模型127
1.10.3應力應變關系理論模型132
1.11小結(jié)143
參考文獻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驗153
2.2.1實驗設計154
2.2.2傳感器布置156
2.2.3實驗步驟158
2.2.4實驗結(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)實驗模擬171
2.3.1實驗裝置與實驗技術171
2.3.2實驗步驟173
2.3.3實驗現(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194
第3章水合物分解對井筒及結(jié)構(gòu)物的影響197
3.1水合物鉆采潛在風險197
3.2水合物分解對垂直井筒/管道的影響198
3.2.1問題量綱分析199
3.2.2水合物完全分解條件下垂直井筒及周圍土層變形與破壞分析200
3.2.3水合物逐漸分解條件下井筒及周圍土層變形分析223
3.2.4水平井降壓開采時地層變形數(shù)值模擬227
3.2.5水合物分解對海床上水平管道的影響240
3.3小結(jié)242
參考文獻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害鏈247
4.2.1水合物分解相關的海底滑坡案例247
4.2.2水合物分解相關的海底泥石流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實驗研究256
4.4.1問題及量綱分析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模擬實驗263
4.4.4生物生成甲烷制備水合物沉積物的離心機實驗結(jié)果268
4.4.5水合物分解引起地層變形的小比尺模型實驗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商用軟件計算的可靠性292
4.6.2穩(wěn)定性(滑坡起動)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328
第5章水合物開采過程中的現(xiàn)場監(jiān)測及數(shù)據(jù)處理334
5.1試采監(jiān)測項目簡介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參數(shù)及考慮水合物相變的傳熱規(guī)律350
5.4.1熱力學參數(shù)350
5.4.2含水合物地層中的熱傳導353
5.4.3水合物的電阻特性374
5.4.4安全監(jiān)測及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)386
5.4.5小結(jié)393
參考文獻393