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天然气水合物赋存于陆地冻土带和较深海域，具有储量大、埋藏浅、污染低等优点，是重要的潜在替代能源。天然气水合物开采要满足商业化的要求，必须解决好两方面的问题：经济高效的开采方法，灾害控制及环境保护。开采方法不当会引发严重的地质灾害与环境问题，因此安全和环境保障是天然气水合物开采的前提。《天然气水合物：力学特性及开采安全评价》共五章，分别介绍水合物沉积物力学性质、水合物分解引起的土层层裂和喷发破坏、水合物分解对井筒及结构物的影响、水合物分解引起的海床滑塌、水合物开采过程中的现场监测及数据处理。
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目录前言第1章水合物沉积物力学性质11.1引言11.2水合物的结构31.3影响水合物沉积物力学性质的主要因素41.3.1天然气水合物形成的影响51.3.2孔喉尺度和沉积物颗粒表面性质对水合物增长和分布的影响81.4水合物沉积物力学性质现场调查方法111.4.1地球物理勘探法111.4.2钻孔取心法141.4.3测井法151.4.4触探171.5室内实验181.5.1三轴实验191.5.2基于保压岩心分析及传输系统的物理和力学参数测量281.5.3直剪实验301.5.4共振柱实验321.6水合物沉积物力学参数实验351.6.1纯冰、纯水合物三轴实验结果381.6.2蒙古砂为骨架的四氢呋喃水合物沉积物三轴实验391.6.3黏土高温烧制骨架的四氢呋喃水合物三轴实验411.6.4饱和粉砂应力应变*线431.6.5四氢呋喃水合物粉砂沉积物力学性质实验441.6.6含冰和甲烷水合物沉积物力学性质实验461.6.7含冰和甲烷水合物沉积物力学参数汇总501.6.8不含冰的粉细砂土水合物沉积物力学参数531.6.9水合物分解过程中沉积物力学参数561.7直剪实验601.8水合物沉积物动态力学特性实验621.8.1实验材料与装置631.8.2实验步骤与内容671.8.3水合物沉积物动态力学性质实验691.8.4水合物沉积物动态力学参数模型941.9蠕变特性实验1081.9.1实验1081.9.2水合物沉积物蠕变实验拟合*线1131.10水合物沉积物力学性质理论模型1131.10.1水合物沉积物力学参数(模量、强度)与水合物饱和度的关系模型1131.10.2水合物沉积物强度模型1271.10.3应力应变关系理论模型1321.11小结143参考文献143第2章水合物分解引起的土层层裂和喷发破坏1522.1引言1522.2水合物分解引起土层层裂实验1532.2.1实验设计1542.2.2传感器布置1562.2.3实验步骤1582.2.4实验结果与讨论1592.2.5分层破坏模型分析1672.3水合物分解引起土层中气体喷发实验模拟1712.3.1实验装置与实验技术1712.3.2实验步骤1732.3.3实验现象和特征1732.3.4水合物分解引起土层破坏的能量评估1782.3.5小结1832.4层裂和喷发破坏的理论分析1832.4.1层裂1832.4.2喷发的分析1882.4.3小结193参考文献194第3章水合物分解对井筒及结构物的影响1973.1水合物钻采潜在风险1973.2水合物分解对垂直井筒/管道的影响1983.2.1问题量纲分析1993.2.2水合物完全分解条件下垂直井筒及周围土层变形与破坏分析2003.2.3水合物逐渐分解条件下井筒及周围土层变形分析2233.2.4水平井降压开采时地层变形数值模拟2273.2.5水合物分解对海床上水平管道的影响2403.3小结242参考文献243第4章水合物分解引起的海床滑塌2464.1引起海底水合物分解的因素2464.2水合物分解引起的海底滑坡及灾害链2474.2.1水合物分解相关的海底滑坡案例2474.2.2水合物分解相关的海底泥石流2494.2.3环境影响2504.3理论研究2514.3.1考虑水合物分解后地层强度降低的极限平衡方法2514.3.2基于土层分层的土层滑塌模型2524.4实验研究2564.4.1问题及量纲分析2564.4.2模型制备2604.4.3水合物分解后土层滑塌离心机模拟实验2634.4.4生物生成甲烷制备水合物沉积物的离心机实验结果2684.4.5水合物分解引起地层变形的小比尺模型实验2764.5水合物分解引起的海底泥石流2894.6水合物分解引起地层滑塌的数值模拟2914.6.1商用软件计算的可靠性2924.6.2稳定性(滑坡起动)判别条件2924.6.3控制参量2924.6.4模型建立2944.6.5模拟结果与分析2944.7小结328参考文献328第5章水合物开采过程中的现场监测及数据处理3345.1试采监测项目简介3345.2声波传播特性3385.3渗透性3445.3.1渗透率模型3465.3.2渗流规律3475.4含水合物地层的热力学参数及考虑水合物相变的传热规律3505.4.1热力学参数3505.4.2含水合物地层中的热传导3535.4.3水合物的电阻特性3745.4.4安全监测及数据处理系统3865.4.5小结393参考文献393
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