天然氣水合物與海底滑坡研究

【摘要】： 海底天然氣水合物儲量巨大,被認為是未來替代能源之一。在海底斜坡,水合物分解時產(chǎn)生的體積變化和超孔隙壓力快速積聚會導致的海底滑坡,破壞深海油氣鉆探、輸油管道、海底電纜等海底工程設施,危害人類生命財產(chǎn)安全。因此研究水合物與海底滑坡對于有效地規(guī)避風險、安全開發(fā)水合物具有重要的意義。 本文在分析水合物賦存地層的特性和水合物分解特點的基礎上,建立水合物分解的孔隙壓力變化模型;根據(jù)極限平衡原理,利用孔隙壓力變化模型修正無限邊坡方程;利用修正的無限邊坡方程和有限元法對不同情況和Storegga滑坡、波弗特?；掳咐M行分析,結(jié)果表明:兩種方法均具有可行性;當水合物分解層的深度較淺時,無限邊坡方程與有限元模擬結(jié)果很相近,具有可靠性;若邊坡長度很長時,無限邊坡方程可不受破裂面深度的限制;無限邊坡方程比有限元法更安全,且不需要重復輸入?yún)?shù),可節(jié)省時間。應用修正的無限邊坡方程進行海底滑坡影響因素的敏感性分析,結(jié)果表明水合物原始飽和度、水合物分解速率、海底斜坡坡度、水合物層孔隙度等參數(shù)對海底滑坡有較大影響。最后,論文建立了水合物開采過程中水合物原始飽和度、水合物開采區(qū)域傾角和蓋層厚度與開采壓力的關系,對開采中能否產(chǎn)生海底滑坡進行定量分析,表明直井開采水合物最不容易產(chǎn)生海底滑坡。 【關鍵詞】：天然氣水合物 水合物分解 海底滑坡 安全系數(shù)
【學位授予單位】：中國石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：P744.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 課題的來源、目的和意義9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-14
• 1.2.1 天然氣水合物藏研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.2 海底滑坡研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.3 海底邊坡穩(wěn)定性分析方法的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.4 水合物開采中的儲層穩(wěn)定性13-14
• 1.3 研究目標、研究內(nèi)容、擬解決的關鍵問題14-16
• 1.3.1 研究目標14
• 1.3.2 研究內(nèi)容14-15
• 1.3.3 擬解決關鍵問題15-16
• 第二章 天然氣水合物的性質(zhì)及儲層特性16-22
• 2.1 天然氣水合物的結(jié)構(gòu)和能源潛力16-17
• 2.1.1 天然氣水合物的結(jié)構(gòu)16
• 2.1.2 天然氣水合物的能源潛力和影響16-17
• 2.2 天然氣水合物賦存地層特性分析17-21
• 2.2.1 天然氣水合物賦存地層的物理化學特征17-18
• 2.2.2 天然氣水合物在沉積地層中的分布模式18-20
• 2.2.3 天然氣水合物賦存地層的力學特性20
• 2.2.4 天然氣水合物賦存地層的孔隙度和水合物飽和度20-21
• 2.3 本章小結(jié)21-22
• 第三章 含天然氣水合物的海底滑坡機理22-39
• 3.1 水合物的形成和分解22-24
• 3.1.1 水合物的形成22
• 3.1.2 水合物的分解22-23
• 3.1.3 水合物分解的影響因素23-24
• 3.2 水合物的穩(wěn)定性24-29
• 3.2.1 天然氣水合物的溫壓曲線24-26
• 3.2.2 天然氣水合物穩(wěn)定帶的模擬26-27
• 3.2.3 影響因素分析27-29
• 3.3 海底滑坡機理29-38
• 3.3.1 自然界海底滑坡的過程和機理29-31
• 3.3.2 天然氣水合物作為觸發(fā)機制31-38
• 3.4 本章小結(jié)38-39
• 第四章 水合物分解引起的海底邊坡穩(wěn)定性模擬39-70
• 4.1 水合物分解模型39-44
• 4.2 分析方法44-53
• 4.2.1 無限斜坡方程(安全系數(shù)法)44-48
• 4.2.2 有限元法48-53
• 4.3 自然界的滑坡案例研究53-58
• 4.3.1 Storegga滑坡53-54
• 4.3.2 波弗特海滑坡54-58
• 4.3.3 分析結(jié)果58
• 4.4 敏感性分析58-68
• 4.4.1 參數(shù)值的選擇59-60
• 4.4.2 自由氣體的壓縮率60-61
• 4.4.3 水合物分解速率61-62
• 4.4.4 水深62
• 4.4.5 水合物分解層的深度62-63
• 4.4.6 水合物原始飽和度63-65
• 4.4.7 兩個水深處，兩種坡角的比較65-66
• 4.4.8 內(nèi)摩擦角的影響66-67
• 4.4.9 孔隙比的影響67
• 4.4.10 塑性指數(shù)的影響67-68
• 4.5 本章小結(jié)68-70
• 第五章 開采中產(chǎn)生海底滑坡的可能性研究70-77
• 5.1 水合物開采中的滑坡機理分析70-73
• 5.1.1 開采中的滑坡機理70-71
• 5.1.2 降壓和注熱開采中的滑坡原因71-73
• 5.2 影響開采中的儲層穩(wěn)定性的因素73-75
• 5.3 本章小結(jié)75-77
• 第六章 結(jié)論77-79
• 參考文獻79-83
• 致謝83

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