海洋天然气水合物分解对储层稳定性影响的研究——以注热和降压分解为例
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作者翟诚
出版社天津大学出版社
ISBN9787561874868
出版时间2023-06
装帧平装
开本16开
定价58元
货号1203018933
上书时间2024-05-24
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作者简介
翟诚，山西工程技术学院土木工程系，副教授；研究方向为岩土力学、多场耦合理论及应用、计算力学
目录
分变量注释表
第1章 绪论
1.1 天然气水合物及其发展前景
1.2 国内外天然气水合物的研究历程
1.3 天然气水合物的开采方法
1.4 天然气水合物分解对储层的影响及其热流力耦合作用关系
1.5 天然气水合物分解诱发储层变形破坏研究进展
1.5.1 试验研究
1.5.2 含水合物沉积物本构模型
1.5.3 热流力耦合模型及数值模拟
1.6 含水合物沉积物渗透率研究进展
第2章 天然气水合物分解渗流试验
2.1 天然气水合物合成与分解试验
2.1.1 天然气水合物分解的温压条件分析
2.1.2 天然气水合物的热物理性质
2.1.3 天然气水合物合成与注热分解试验
2.1.4 天然气水合物合成与降压分解试验
2.2 含不同饱和度甲烷水合物砂土沉积物渗透率试验
2.2.1 水合物在地层孔隙中的赋存模式
2.2.2 含水合物多孔介质的渗透率理论模型
2.2.3 试验装置与砂土沉积物制备
2.2.4 渗透率计算原理、水合物饱和度计算及试验步骤
2.2.5 试验结果与理论模型计算结果的对比分析
2.3 不同饱和度含水合物沉积物的三轴加载渗透率试验
2.3.1 有效应力原理
2.3.2 含水合物沉积物合成与三轴渗流试验一体化装置介绍
2.3.3 砂土沉积物制备过程
2.3.4 有效体积应力作用下不同饱和度含水合物沉积物渗透率测试原理
2.3.5 试验数据及结果分析
2.4 八面体剪应力对含水合物沉积物渗透率的影响
2.5 加卸载条件下不同饱和度含水合物沉积物渗透率试验
2.5.1 加卸载条件下不同饱和度含水合物沉积物渗透率试验步骤
2.5.2 试验数据及结果分析
2.5.3 含水合物沉积物的渗透率损害率及应力敏感性分析
第3章 天然气水合物分解诱发储层变形破坏热流力耦合模型建立
3.1 热流力耦合作用关系及模型分类
3.2 天然气水合物分解诱发储层变形破坏热流力耦合模型建立过程
3.2.1 水合物分解动力学方程
3.2.2 相平衡方程
3.2.3 变形场方程
3.2.4 渗流场方程
3.2.5 温度场方程
3.3 水合物分解区储层变形破坏准则
3.4 储层力学参数动态变化关系模型建立
第4章 天然气水合物分解诱发储层变形破坏热流力耦合模型离散
4.1 Galerkin有限元法
4.2 变形场方程的空间域离散
4.2.1 单元刚度矩阵及总体刚度矩阵的建立
4.2.2 固体骨架静力平衡方程的空间离散
4.3 渗流场方程的空间域离散
4.4 温度场方程的空间域离散
4.5 热流力耦合方程的时间域离散
4.6 模型验证
第5章 天然气水合物分解诱发储层变形破坏的数值模拟
5.1 有限元模型、边界条件及模拟参数
5.2 天然气水合物注热分解储层力学性质变化及变形破坏规律分析
5.2.1 不同温度条件下储层力学参数变化规律分析
5.2.2 不同绝对渗透率下天然气水合物注热分解储层变形破坏规律分析
5.3 天然气水合物降压分解储层力学性质变化及变形破坏规律分析
5.3.1 不同井口压力条件下储层力学参数变化规律分析
5.3.2 天然气水合物降压开采储层变形破坏的正交数值模拟分析
5.4 天然气水合物注热分解诱发海床土体隆起的变形规律分析
5.4.1 不同温度条件下海床土体隆起的变形规律分析
5.4.2 天然气水合物注热分解诱发海床土体隆起的正交数值模拟分析
5.5 天然气水合物降压分解诱发海床土体沉降的变形规律分析
5.5.1 有限元模型和边界条件
5.5.2 不同井口压力条件下海床土体沉降的变形规律分析
5.5.3 不同降压速度条件下海床土体沉降的变形规律分析
5.5.4 不同降压时间条件下海床土体沉降的变形规律分析
5.6 天然气水合物分解诱发海底边坡失稳破坏的规律分析
5.6.1 几何模型、边界条件及材料参数
5.6.2 天然气水合物分解对含水合物海底边坡稳定性的影响分析
5.6.3 含水合物海底边坡失稳破坏的正交数值模拟试验
参考文献
内容摘要
全书内容共分为5章，第1章首先对天然气水合物及其发展前景、国内外的研究历程以及开采方法进行了较为全面的介绍，接着对水合物分解效应给储层带来的影响及其热流力耦合作用关系进行了说明；最后介绍了天然气水合物分解引起的储层变形破坏研究进展和含水合物沉积物渗透率研究进展；第2章介绍了天然气水合物分解渗流试验，包括注热和降压分解试验、含不同饱和度甲烷水合物砂土沉积物的渗透率试验和不同饱和度水合物沉积物的三轴渗流试验；第3、4章分别详细地介绍了天然气水合物分解诱发储层变形破坏的热流力（THM）耦合模型的建立过程与离散过程；第5章介绍了天然气水合物注热和降压分解条件下，水合物沉积层的变形破坏规律与影响因素的敏感程度。天然气水合物因具有分布范围广、资源储量丰富、清洁高效等优点，被认为是21世纪最有前景的替代能源之一。在我国的南海和青藏高原陆地冻土区存在有丰富的天然气水合物资源。如能实现天然气水合物资源的商业化开采和合理开发利用，对于减少我国的大气污染、降低能源的对外依赖程度、调整能源结构、保障能源安全以及保持经济可持续发展具有十分重要的意义。本书的研究成果可以为海洋天然气水合物开采或深海油气开采可能引起的海床塌陷、隆起、海底滑坡以及陆地冻土区水合物开采引起的井壁失稳破坏等问题进行评估和预防提供参考依据，有着重要的理论意义和工程应用价值。本书除了可作为天然气水合物开采方面的参考教材外，也适合从事多场耦合理论、岩土力学、数值模拟等方面研究的高校教师、工程技术人员和研究生阅读。
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