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《吉林大学》 2011年
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加速合成四氢呋喃水合物实验研究及水合物地层钻探扰动有限元分析

张大平  
【摘要】:通过对四氢呋喃水合物的实验研究来得到天然气水合物的一系列物理力学性质,已经得到科学界的广泛认可。科学实践证明,通过对四氢呋喃水合物模型地层的实验研究来得到天然气水合物地层的一些物理力学性质是合理有效的,不但能够解决天然气水合物地层取原状岩心困难的问题,也大大降低了人工合成天然气水合物地层的难度。 本文的实验主要是通过两种不同的途径来研究四氢呋喃水合物模型地层的形成过程,以求在最短时间内,以最低的成本制造出四氢呋喃水合物模型地层。(1)向四氢呋喃溶液中加入SDS(十二烷基硫酸钠);(2)降低四氢呋喃溶液的温度。第一个实验是通过向四氢呋喃溶液中加入SDS的方法得到SDS量、四氢呋喃溶液浓度、水合物形成时间三个变量之间的关系;第二个实验是通过降低温度的方法得到温度、四氢呋喃溶液浓度、水合物形成时间三个量之间的关系。 第一个实验不仅得到了加入SDS量、四氢呋哺水合物的形成时间和四氢呋喃溶液浓度之间的关系,通过对实验结果的分析和总结,得出了加快四氢呋喃水合物的形成速度的最优SDS的浓度和最合理的四氢呋喃溶液的浓度。第二个实验的完成,得出了四氢呋喃水合物生成的最低温度,以及温度和水合物形成时间之间的关系。 利用大型有限元软件Ansys,对水合物模型地层钻探取心过程进行有限元分析。通过改变钻压和水合物地层参数两种方法,对取心钻头钻进过程中对地层扰动的塑性范围进行有限元分析。文章中不但对有限元分析结果进行了对比分析,同时也借鉴了土力学的相关剪切破坏的理论,得到了塑性区范围和钻压、内聚力、内摩擦角之间的关系,最后确定了钻压和塑性区水平半径之间的线性关系。这些为我们以后更深入研究水合物地层的力学性质提供了可以借鉴的研究方法,更为波速测井确定水合物地层塑性区范围提供了参考方法。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:P744.4

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【参考文献】
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