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含天然气水合物沉积物损伤统计本构模型 被引量:23
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作者 吴二林 韦昌富 +1 位作者 魏厚振 颜荣涛 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期60-65,共6页
水合物含量、有效围压是影响含天然气水合物沉积物力学性质的主要因素,在忽略其他次要因素(包括水合物种类、试样颗粒大小、试验条件等)的情况下,水合物含量和有效围压是决定试样弹性模量的两个关键参数。在分析等效弹性模量与水合物含... 水合物含量、有效围压是影响含天然气水合物沉积物力学性质的主要因素,在忽略其他次要因素(包括水合物种类、试样颗粒大小、试验条件等)的情况下,水合物含量和有效围压是决定试样弹性模量的两个关键参数。在分析等效弹性模量与水合物含量相互关系的基础上,考虑有效围压的影响,建立了弹性模量与有效围压的幂函数关系;同时采用Drucker-Prager破坏准则来表示含天然气水合物沉积物微元强度,并假设其微元强度服从Weibull分布,从而建立了含天然气水合物沉积物的损伤统计本构模型,与不同有效围压下的试验结果及已有研究成果相比较,表明了所建模型能够很好地模拟三轴剪切条件下含水合物沉积物试样的应力-应变关系特性。此研究成果可对含天然气水合物沉积物工程性状的数值模拟提供参考。 展开更多
关键词 天然气水合物沉积物 有效围压 Drucker-Prager破坏准则 统计损伤理论
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含天然气水合物沉积物分解过程的有限元模拟 被引量:6
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作者 吴二林 魏厚振 +1 位作者 颜荣涛 韦昌富 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期2811-2821,共11页
温度和压力的变化会引起含天然气水合物沉积物的分解,其过程伴随着相态转换、孔隙水压力和气压力耗散、热传导、骨架变形等过程的相互耦合作用。基于多孔介质理论建立了描述含天然气水合物沉积物分解过程的数学模型,考虑了水合物分解产... 温度和压力的变化会引起含天然气水合物沉积物的分解,其过程伴随着相态转换、孔隙水压力和气压力耗散、热传导、骨架变形等过程的相互耦合作用。基于多孔介质理论建立了描述含天然气水合物沉积物分解过程的数学模型,考虑了水合物分解产生的水、气流动、水合物相变和分解动力学过程、热传导、骨架变形等过程的耦合作用。基于有限元法,建立了模拟水合物分解过程的数值模型,并编制了计算机分析程序。通过对降压法和升温法开采过程的数值模拟,揭示了在水合物分解过程中沉积物储层的变形、压力、温度等因素的变化规律。结果表明:降压法和升温法都会导致储层变形以及产生超孔隙压力,但两种方法作用效果不同;同时,水合物分解过程包含渗流及热传导作用。 展开更多
关键词 天然气水合物沉积物 降压法 升温法 有限元法
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海底扩散体系含天然气水合物沉积物制样方法与装置 被引量:5
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作者 魏厚振 韦昌富 +2 位作者 颜荣涛 吴二林 陈盼 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第10期2972-2976,共5页
天然气水合物是分布在海洋和大陆多年冻土中的一种具有巨大商业开发价值的新型战略性替代能源。同时,含天然气水合物地层中水合物的分解将带来严重的地质灾害和气候问题的关注。试验室内开展含天然气水合物沉积物物理力学性质研究需要... 天然气水合物是分布在海洋和大陆多年冻土中的一种具有巨大商业开发价值的新型战略性替代能源。同时,含天然气水合物地层中水合物的分解将带来严重的地质灾害和气候问题的关注。试验室内开展含天然气水合物沉积物物理力学性质研究需要首先解决的是制样问题,即在试验室内快速形成符合现场原位形成模式的试样,并且水合物均匀分布于土样孔隙中。海洋天然气水合物主要是在扩散体系中形成的,即溶解在水中的气体以扩散迁移的方式进入温压条件适合的地层内与水结合生成天然气水合物。文中试验方法与装置利用高压恒流泵驱动溶有气体的去离子水在土样中循环,采用磁力搅拌装置加速和增大气体在水中的溶解,使土样在较短时间内被溶气水饱和,然后将土样温度降低至与气体压力相对应的相变温度以下后,溶于水中的气体与水结合生成水合物析出,且均匀地填充土样孔隙中。采用粉土和CO2气体试验表明,制得含水合物沉积物大约需1 d的时间,通过观察和测试含水率证明,所制得试样具有良好的均匀性,解决了目前在试验中采用的制样方法所制得的试样中水合物分布不均匀以及水合物形成时间过长的问题,为进一步开展含天然气水合物沉积物物理力学试验提供了技术保证。 展开更多
关键词 天然气水合物 天然气水合物沉积物 制样方法与装置
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含天然气水合物沉积物相平衡问题研究综述 被引量:3
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作者 魏厚振 颜荣涛 +3 位作者 韦昌富 吴二林 陈盼 田慧会 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第8期2287-2294,2306,共9页
天然气水合物是一种战略性替代能源。同时,开发天然气水合物将是全球气候环境问题和地质灾害的诱发因素之一。含天然气水合物沉积物(简称HBS)的相平衡问题对天然气水合物资源勘探、评估与开发利用以及环境影响均具有重要的基础作用。自... 天然气水合物是一种战略性替代能源。同时,开发天然气水合物将是全球气候环境问题和地质灾害的诱发因素之一。含天然气水合物沉积物(简称HBS)的相平衡问题对天然气水合物资源勘探、评估与开发利用以及环境影响均具有重要的基础作用。自然界中赋存于沉积物之中的天然气水合物的生成与分解与纯水体系中水合物的生成与分解具有很大区别。通过总结国内外研究资料,以天然气水合物开发利用中的岩土工程问题研究需要为出发点,详细介绍了HBS的沉积物物性、孔隙水盐度和气体组分对沉积物中水合物相平衡关系影响以及HBS相平衡研究中有关制样方法技术、各组分含量测试以及相平衡关系理论模型研究方面的国内外研究现状。研究成果表明,HBS的沉积物物性、孔隙水盐度和气体组分均对天然气水合物相平衡关系具有显著影响,试验研究中应用了很多先进方法技术,但仍然存在定量精度较低或实施成本较高等问题;基于微观尺度建立的有关HBS的相平衡宏观模型能较好地模拟与预测HBS的相平衡关系,但其表达式复杂、参数较多和不易获得制约了其在天然气水合物开采中的有关岩土力学与工程理论研究和工程实践中应用。 展开更多
关键词 天然气水合物沉积物 相平衡关系 沉积物物性 孔隙水盐度 气体组分
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天然气水合物沉积物颗粒影响实验 被引量:3
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作者 刘艳军 董孟阳 +2 位作者 江磊磊 李文 黄志强 《储能科学与技术》 CAS CSCD 2017年第4期789-798,共10页
通过利用SHW-Ⅲ型水合物岩样声电力学测试装置,以石英砂和棕刚玉作为赋存介质,开展了60%、80%孔隙饱和度下不同颗粒对天然气水合物沉积物基础物性(声波波速、动态力学参数、胶结强度)影响的实验研究。得到纵波波速范围3542.6~4383.7 m/s... 通过利用SHW-Ⅲ型水合物岩样声电力学测试装置,以石英砂和棕刚玉作为赋存介质,开展了60%、80%孔隙饱和度下不同颗粒对天然气水合物沉积物基础物性(声波波速、动态力学参数、胶结强度)影响的实验研究。得到纵波波速范围3542.6~4383.7 m/s,横波波速范围2163.9~2572.1 m/s,动态力学参数杨氏模量范围21.995~40.731 GPa,泊松比范围0.156~0.237等实验数据。当前实验条件下研究结果表明:不同颗粒类型、不同颗粒粒径作为天然气水合物沉积物骨架,最终形成的水合物沉积物电阻值相差不大;同一种颗粒粒径下的沉积物孔隙饱和度越高,声波传播速度越快,而相同类型的沉积物声波传播速度随其颗粒粒径的减小而增加;得到适用于60%、80%孔隙饱和度下一定颗粒粒径范围(0.42~1.8 mm)的以石英砂作为赋存介质时合成的天然气水合物沉积物声波波速拟合公式。通过压缩实验发现:天然气水合物沉积物的抗胶结程度随着沉积物颗粒粒径的减小而增强,随着孔隙饱和度的减小而下降。 展开更多
关键词 天然气水合物沉积物 孔隙饱和度 声波波速 动态力学参数
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水合物沉积物弹塑性本构模型的建立及开发
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作者 蒋正波 袁庆盟 李宙兴 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第11期4706-4712,共7页
明晰水合物沉积物(gas hydrate-bearing sediments, GHBS)的应力-应变特征,是实现海域天然气水合物安全开采的重要前提。为定量探究水合物的生成对GHBS力学特性的影响,通过室内试验测试了不同围压和不同水合物饱和度的影响,结果表明,水... 明晰水合物沉积物(gas hydrate-bearing sediments, GHBS)的应力-应变特征,是实现海域天然气水合物安全开采的重要前提。为定量探究水合物的生成对GHBS力学特性的影响,通过室内试验测试了不同围压和不同水合物饱和度的影响,结果表明,水合物主要增大了GHBS的黏聚强度,而内摩擦角大致不变。为表征GHBS复杂的力学特性,通过前期建立的弹塑性本构模型进行预测,对比发现本构模型具有一定的适用性。在此基础上,基于ABAQUS提供的UMAT用户材料子程序接口,利用FORTRAN语言编写了本构模型的计算机程序,植入ABAQUS中,实现了对本构模型的开发。对GHBS的单个单元和三轴试样进行有限元仿真,结果表明开发的本构模型是有效和稳定的。 展开更多
关键词 天然气水合物沉积物 黏聚强度 本构模型 模型开发 数值模拟
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Carbon and oxygen isotope characteristics of foraminiferan from northern South China Sea sediments and their significance to late Quaternary hydrate decomposition 被引量:5
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作者 雷怀彦 曹超 +2 位作者 欧文佳 龚楚君 史春潇 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2012年第6期1728-1740,共13页
Carbon and oxygen isotope and dating analyses of foraminiferan in sediment cores collected from three different areas of the northern slope of the South China Sea were conducted, in order to examine the records of the... Carbon and oxygen isotope and dating analyses of foraminiferan in sediment cores collected from three different areas of the northern slope of the South China Sea were conducted, in order to examine the records of the gas hydrate decomposition events since the late Quaternary under the conditions of methane seepage. The results show that: 1) the δ13C values of the benthic foraminiferan Uvigerina spp. (size range of 0.25-0.35 ram) are from -0.212% to -0.021% and the δ180 values of the planktonic foraminiferan Globigerinoides ruber (size range of 0.25-0.35 ram) are from -0.311% to -0.060%; 2) three cores (ZD2, ZD3 and ZS5) from the bottom of a hole are aged for 11 814, 26 616 and 64 090 a corresponding to the early oxygen isotope stage (MIS) Ⅰ, Ⅲ and Ⅳ final period, respectively; 3) a negative-skewed layer of carbon isotope corresponds to that of MIS II (cold period), whose degree of negative bias is -0.2%0; and 4) the δ13C compositions of foraminiferans are similar to those of the Blake Ridge and the Gulf of Mexico sediments of the late Quaternary. According to the analysis, the reasons for these results are that the studied area is a typical area of methane seep environment in the area during MIS II due to the global sea-level fall and sea pressure decrease. Gas hydrate is decomposed and released, and a large number of light carbon isotopes of methane are released into the ocean, dissolved to inorganic carbon (DIC) pool and recorded in the foraminiferan shells. A pyrite layer developed in the negative bias layers of the foraminiferans confirms that the δ13C of foraminiferans is more affected by methane and less by the reduction of marine productivity and early diagenesis. The use of foraminiferan δ13C could accurately determine late Quaternary hydrate release events and provide evidence for both reconstructing the geological history of methane release events and exploring natural gas hydrate. 展开更多
关键词 northern South China Sea foraminiferan carbon and oxygen isotopes natural gas hydrate
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