新型天然氣水合物保真筒保壓特性研究

【摘要】：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高,煤炭、石油等不可再生能源的消耗逐步增大,深海天然氣水合物作為一種儲量巨大的清潔能源成為世界應(yīng)對能源危機(jī)的一個(gè)重要方向。我國現(xiàn)有的天然氣水合物采樣器由于海地質(zhì)軟硬、加工成本、船載能力等因素,可取芯長度有限,無法滿足南海的勘探需要。本文所提的新型采樣器以及設(shè)計(jì)的專用的氣墊式保真筒可望在滿足保壓要求的前提下,實(shí)現(xiàn)深海天然氣水合物的大深度取芯。 本文共分七章進(jìn)行介紹： 第一章主要介紹了天然氣水合物的資源背景和國內(nèi)外深海天然氣水合物采樣設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀,并在此基礎(chǔ)上提出了本文的研究意義、研究目的和研究的內(nèi)容; 第二章提出一種新型的天然氣水合物鉆機(jī),并對鉆機(jī)各部分的組成結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹描述,同時(shí)對該設(shè)備實(shí)現(xiàn)深海天然氣水合物的大深度保真取樣的工作原理進(jìn)行了說明； 第三章介紹了本文研究的重點(diǎn),新型天然氣水合物鉆機(jī)的專用保真設(shè)備——?dú)鈮|式保真筒,詳細(xì)描述了氣墊式保真筒的保壓原理和筒體各部分結(jié)構(gòu)的尺寸設(shè)計(jì); 第四章針對氣墊式保真筒的保壓性能進(jìn)行了理論研究和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,其中理論研究主要包括樣品自身體積變化對保真筒保壓性能的影響分析,和氣墊式保真筒采樣終了壓降模型的建立及仿真。模擬采樣實(shí)況進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證,結(jié)果表明理論分析具有準(zhǔn)確性； 第五章對影響氣墊式保真筒保壓性能的主要工作參數(shù)：預(yù)充壓力Ppre,結(jié)構(gòu)參數(shù)：氣腔長度hg、筒體長度h、筒體內(nèi)徑d、和筒體壁厚δ進(jìn)行仿真分析,由分析結(jié)果知,Ppre、hg、δ與采樣終了壓降值負(fù)相關(guān),且對其影響較大,h和di與采樣終了壓降值正相關(guān),對其影響較??； 第六章以氣墊式保真筒的效率質(zhì)量比的極大化和采樣終了筒內(nèi)壓降的極小化作為優(yōu)化目標(biāo),對氣墊式保真筒的結(jié)構(gòu)參數(shù)和工作參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化后的氣墊式保真筒效率質(zhì)量比較初始設(shè)計(jì)提高12.9%,同時(shí)實(shí)現(xiàn)完全保壓,總體來說,優(yōu)化效果明顯； 第七章總結(jié)全文,闡述本文的研究成果,提出下一步的研究方向。 【關(guān)鍵詞】：深海 水合物 采樣保真筒 保壓特性 仿真 優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：P634.3;P742
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 1. 緒論11-20
• 1.1. 研究背景及意義11-12
• 1.2. 深海保真采樣設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1. 國外深海保真采樣設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀13-15
• 1.2.2. 國內(nèi)深海保壓采樣設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀15-17
• 1.3. 課題的研究目的和意義17-18
• 1.3.1. 研究目的17
• 1.3.2. 課題意義17-18
• 1.4. 課題主要研究內(nèi)容18-20
• 2. 新型深水天然氣水合物專用鉆機(jī)介紹20-26
• 2.1. 鉆機(jī)介紹20-22
• 2.2. 采樣保壓過程22-26
• 2.2.1. 采樣保壓設(shè)備22-24
• 2.2.2. 大深度采樣保壓原理24-26
• 3. 氣墊式保真筒設(shè)計(jì)26-33
• 3.1. 結(jié)構(gòu)及原理介紹26-27
• 3.2. 主要材料的選擇27
• 3.3. 尺寸設(shè)計(jì)及計(jì)算27-33
• 3.3.1 壁厚設(shè)計(jì)28-30
• 3.3.2. 端蓋(堵頭)設(shè)計(jì)30
• 3.3.3. 活塞厚度設(shè)計(jì)30-31
• 3.3.4. 筒內(nèi)凸臺設(shè)計(jì)31-33
• 4. 氣墊式保真筒保壓性能研究33-50
• 4.1. 參數(shù)設(shè)置33
• 4.2. 樣品自身體積變化影響分析33-41
• 4.2.1. 不考慮樣品自身體積變化時(shí)的壓降34-35
• 4.2.2. 考慮樣品自身體積變化時(shí)的壓降35-39
• 4.2.3. 樣品自身體積變化影響分析39-41
• 4.3. 氣墊式保真筒保壓性能分析41-44
• 4.3.1. 氣墊式保真筒壓降模型建立41-43
• 4.3.2. 氣墊式保真筒采樣終了壓降求解43-44
• 4.4. 氣墊式保真筒保壓性能的實(shí)驗(yàn)研究44-50
• 4.4.1 試驗(yàn)?zāi)康暮腿蝿?wù)44
• 4.4.2 試驗(yàn)系統(tǒng)44-46
• 4.4.3 試驗(yàn)步驟46-48
• 4.4.4. 試驗(yàn)結(jié)果分析48-50
• 5. 氣墊式保真筒保壓性能影響因素分析50-58
• 5.1. 預(yù)充壓力P_(pre)影響分析50-53
• 5.2. 氣腔長度h_g影響分析53-54
• 5.3 筒體長度h影響分析54-55
• 5.4. 筒體內(nèi)徑d_i影響分析55-56
• 5.5. 筒體壁厚δ影響分析56-57
• 5.6. 影響因素分析結(jié)論57-58
• 6. 氣墊式保真筒結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化58-68
• 6.1. 優(yōu)化模型的建立58-61
• 6.2. 預(yù)充壓力P_(pre)優(yōu)化61-62
• 6.3. 氣腔長度h_g、保真筒筒體長度h、壁厚δ的優(yōu)化62-68
• 6.3.1 氣腔長度h_g分析62-63
• 6.3.2 保真筒筒體長度h、壁厚δ的優(yōu)化63-66
• 6.3.3. 優(yōu)化結(jié)果66-68
• 7. 總結(jié)與展望68-71
• 7.1. 全文總結(jié)68-70
• 7.2. 論文創(chuàng)新點(diǎn)70
• 7.3. 工作展望70-71
• 參考文獻(xiàn)71-74
• 作者簡介74

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未來海底新能源——天然氣水合物國際研討會在青島召開    

管道中天然氣水合物的形成對“西氣東輸”的影響    劉懷山,趙月霞

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天然氣水合物:未來的動(dòng)力原料    劉吉成

世界首次天然氣水合物試生產(chǎn)結(jié)果最終揭曉    Perry A. Fischer,丁曉紅

天然氣水合物的研究進(jìn)展    韓月旺;蘇現(xiàn)波;

天然氣水合物的三大環(huán)境效應(yīng)    王淑紅;顏文;

淺表層天然氣水合物特征    欒錫武;孫東勝;岳保靜;魯銀濤;王靜;

天然氣水合物研究現(xiàn)狀與未來挑戰(zhàn)    雷懷彥;王先彬;

海洋沉積與天然氣水合物形成過程的數(shù)值模擬研究    雷興林;何麗娟;

祁連山凍土區(qū)發(fā)現(xiàn)天然氣水合物    

天然氣水合物加熱開采的熱效率分析    趙振偉;尚新春;

應(yīng)用地震波速度預(yù)測天然氣水合物飽和度    李曉蕓;欒錫武;

海底天然氣水合物資源評價(jià)的概念模型    黎明碧;金翔龍;方銀霞;

南海北部陸緣天然氣水合物形成條件和分布區(qū)預(yù)測    陳多福;陳先沛;徐文新;解啟來;姚伯初;

天然氣水合物如何成為后續(xù)能源    樊栓獅

應(yīng)加強(qiáng)天然氣水合物開發(fā)    張知干

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廣州天然氣水合物研究中心成立    李潔尉

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我國在南海成功鉆獲天然氣水合物    田東霖

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含天然氣水合物相變的環(huán)空多相流流型轉(zhuǎn)化機(jī)制研究    王志遠(yuǎn)

天然氣水合物賦存地層鉆井液試驗(yàn)研究    張凌

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東海天然氣水合物地球物理特征及全波形反演方法研究    徐寧

沖繩海槽天然氣水合物成因及資源潛力評價(jià)    龔建明

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天然氣水合物開采模擬實(shí)驗(yàn)方法研究    梁學(xué)進(jìn)

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天然氣水合物一維模擬實(shí)驗(yàn)裝置的研究    向軍

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臺西南海域天然氣水合物含量估算及地球化學(xué)特征分析    畢海波

天然氣水合物制備過程中的多相流傳遞研究    王峰博

天然氣水合物的第一性原理計(jì)算研究    霍虎