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《吉林大学》 2010年
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天然气水合物孔底冷冻绳索取心钻具的设计与室内冷冻试验的研究

赵建国  
【摘要】: 随着世界能源局势的日趋紧张,天然气水合物逐渐进入人们的视野。其巨大的储量使其作为一种新能源被人们所重视。 钻探取样一直是天然气水合物勘探不可或缺的重要方法之一。从国际大洋钻探计划(ODP)到国际深海钻探计划(DSDP),历经失败,最后成功的从海底钻取天然气水合物样品,不但验证了其他天然气水合物勘探方法,也为水合物保真取样器的发展提供了借鉴。 本文采用天然气水合物孔底冷冻取样的思路,借鉴前人建立的天然气水合物孔底冷冻理论,将绳索取心钻进工艺与孔底冷冻取样技术相结合,将天然气水合物孔底冷冻绳索取样钻具的设计思路应用到钻具的设计当中,并根据设计的孔底冷冻绳索取样钻具设计室内冷冻试验台进行了室内冷冻试验。 首先,分析了天然气水合物孔底冷冻绳索取样钻具的基本功能,参考常规绳索取心钻具,设计出天然气水合物孔底冷冻绳索取样钻具的基本结构,并对钻具的各个机构进行设计和计算。 然后,研究了干冰与液氮两种冷冻剂。通过对干冰与液氮物理性质的分析与对比,得出其作为取样器冷冻剂的优缺点。同时研究了干冰与液氮的绝热保冷方法,并根据取样器的结构特点,设计出普通绝热保冷与高真空绝热保冷两种绝热保冷结构,分别对干冰与液氮进行保冷试验。 接着,采用瞬态求解的方法对取样器冷冻过程进行有限元模拟分析。模拟将三维的水合物岩心简化为二维模型,针对干冰与液氮两种不同的冷冻剂,施加不同的边界条件,进行瞬态求解,得出分别采用干冰与液氮作为冷冻剂时,水合物岩心的温度变化曲线。 最后,进行了室内冷冻试试验。参考取样器的结构特点,设计出室内冷冻试验台,分别以干冰与液氮作为冷冻剂,以砂样作为模拟岩样进行冷冻试验。将实验结果与有限元模拟结果相对比,得出适合天然气水合物孔底冷冻绳索取样钻具最佳的冷冻剂和冷冻方式。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:P744.4;P634.4

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【引证文献】
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1 王元;郭威;孙友宏;贾瑞;刘华南;薛军;;液氮冷源外置式天然气水合物孔底冷冻绳索取样器的研制[J];探矿工程(岩土钻掘工程);2013年06期
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1 赵江鹏;天然气水合物钻控泥浆制冷系统及孔底冷冻机构传热数值模拟[D];吉林大学;2011年
2 贾瑞;天然气水合物热管式孔底快速冷冻机构及蒸汽法试开采试验研究[D];吉林大学;2013年
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1 贺涛;天然气水合物保温保压绳索取心钻具设计[D];中国地质大学(北京);2011年
【参考文献】
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1 刘影,史謌;天然气水合物勘探技术综述[J];北京大学学报(自然科学版);2004年06期
2 孙刚;刘预;冯芳;孙洪广;边开胜;胡克鳌;;聚氨酯泡沫材料的研究进展[J];材料导报;2006年03期
3 王淑花,杨德庄,何世禹,吕钢;低温与真空条件下1Cr18Ni9Ti钢的疲劳行为[J];材料科学与工艺;2004年06期
4 王亚芳,陈年林,孙大坤,沙荣均,牛新来;300L液氮贮运杜瓦的研制和应用[J];低温工程;1999年04期
5 王素玉,王家素;一种薄底液氮低温容器[J];低温与超导;1999年03期
6 陈叔平;李喜全;俞树荣;余建平;刘福录;谢振刚;李晓明;张效铭;;LNG球形贮罐绝热计算[J];低温与超导;2009年01期
7 汤凤林,张时忠,蒋国盛,刘晓阳,窦斌;天然气水合物钻探取样技术介绍[J];地质科技情报;2002年02期
8 黄犊子,樊栓狮,石磊;天然气水合物的导热系数[J];化学通报;2004年10期
9 许红,吴河勇,徐禄俊,庄茁,熊军,闫桂京,孙和清;区别于DSDP—ODP的深海保压保温天然气水合物钻探取心技术[J];海洋地质动态;2003年06期
10 殷平;设备和管道保冷层厚度的计算——评暖通空调新规范及其他国家标准的有关规定[J];暖通空调;2004年10期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 程毅;天然气水合物保真取样技术的研究[D];浙江大学;2006年
2 王海亮;FCS-108型天然气水合物孔底冷冻取样器的研制及试验研究[D];吉林大学;2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 韩海军;丁雪佳;张丽娟;张德强;褚文娟;袁圆;;水对硬质聚氨酯泡沫塑料性能的影响研究[J];工程塑料应用;2011年01期
2 吴一平;施占华;李熙章;肖钟义;;热磨损表面温度的分析与测量[J];安徽工学院学报;1988年02期
3 汪云祥,高洪;模块化设计及其在齿轮减速器中的应用[J];安徽工程科技学院学报;2002年02期
4 陈焕铭,胡本芙,李慧英;等离子旋转电极雾化熔滴凝固过程的数值计算[J];兵器材料科学与工程;2005年01期
5 李康;王艳丽;许树勤;;热钢圆盘喷水冷却过程的温度场测量与模拟[J];兵器材料科学与工程;2006年04期
6 雷声;赵雅丽;桂中祥;陈从升;吴跃波;;轴承滚道激光淬火的温度场数值模拟[J];兵器材料科学与工程;2010年01期
7 刘君;郭学锋;张忠明;叶永南;;镁合金往复挤压过程的有限元模拟[J];兵器材料科学与工程;2011年06期
8 郭光荣;李萍;;嵌入式微小型机载天线转台[J];兵工自动化;2011年06期
9 杨班权;张坤;陈光南;罗耕星;肖京华;;涂层断裂韧性的声发射辅助拉伸测量方法[J];兵工学报;2008年04期
10 陈耀庭,杨亚栩;PVC屋面防水卷材热能转换与控制的研究[J];北京化工学院学报(自然科学版);1990年01期
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1 张凌;蒋国盛;宁伏龙;韩博;吴翔;窦斌;;钻井液微观结构对水合物分解传热传质特性的影响探讨[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
2 李玉龙;郭亚洲;胡海涛;索涛;李娜;胡锐;;几种典型金属在高温下的动态力学性能测试[A];Hopkinson杆实验技术研讨会会议论文集[C];2007年
3 王邦志;赵清;;电动平板车的设计[A];第十三届中国科协年会第10分会场-节能减排战略与测控技术发展学术研讨会论文集[C];2011年
4 边琳;李少鹏;葛锐;杨欢;;EXFEL低温恒温器静态热负荷分析[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集(第一卷·第6册)[C];2009年
5 杨旭;卢桂萍;王立涛;;空调整机装卸搬运系统的设计及仿真[A];首届珠中江科协论坛论文集[C];2011年
6 陈勇;方亮;张淑芳;董建新;高岭;;氮化铝薄膜改善LED散热性能的研究[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(8)[C];2007年
7 刘泗东;李新凤;崔学民;刘海锋;巢启;;地质聚合物基反射隔热涂料的研制及性能研究[A];2011中国功能材料科技与产业高层论坛论文集(第一卷)[C];2011年
8 刘华荣;梅平;陈武;惠小敏;;天然气水合物的勘探开发及环境效应研究进展[A];2007中国科协年会专题论坛暨第四届湖北科技论坛优秀论文集[C];2007年
9 何小超;王娴;但乾;宋广兴;翟新涛;庄阳;;海洋石油平台管道系统保温层经济厚度的程序化计算[A];第十四届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(下册)[C];2009年
10 曾庆衿;韩粤生;;用射流和红外谐振装置生产氢能[A];第十二届全国红外加热暨红外医学发展研讨会论文及论文摘要集[C];2009年
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1 吴建民;固定床传热研究及费托合成固定床反应器的数学模拟[D];华东理工大学;2011年
2 陈秋玲;麦秆液化制备可降解聚氨酯泡沫材料方法及机理研究[D];昆明理工大学;2010年
3 邓明进;高性能反应烧结碳化硅陶瓷材料制备及其性能研究[D];武汉理工大学;2010年
4 孟庆鸿;松科1井复杂地层取心钻具及泥浆优化设计和应用研究[D];中国地质大学(北京);2011年
5 赵江鹏;天然气水合物钻控泥浆制冷系统及孔底冷冻机构传热数值模拟[D];吉林大学;2011年
6 王金伟;连杆/箱体主轴承座裂解槽脉冲激光加工数值模拟及试验研究[D];吉林大学;2011年
7 徐国平;钻探用聚晶金刚石复合体高压合成、性能表征与优化研究[D];中南大学;2010年
8 杨丙丰;环境质量遥感评价的熵模型研究[D];南京师范大学;2010年
9 孙建业;海洋沉积物中天然气水合物开采实验研究[D];中国海洋大学;2011年
10 钟辉智;多孔建筑材料热湿物理性能研究及应用[D];西南交通大学;2011年
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1 亓玉栋;矿井冰制冷降温系统能效测试与诊断[D];山东科技大学;2010年
2 郭晓斌;罗茨鼓风机低噪声结构与内流数值模拟研究[D];山东科技大学;2010年
3 韩芳明;船用换热式惯性滤清器物理场耦合计算[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 李萌;主动式动力消振器研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 邹国伟;圆柱滚子激光测量分选机设计及有限元分析[D];大连理工大学;2010年
6 李彬彬;冻土带可燃冰成因机理研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
7 艾振宙;管道保温结构的优化设计研究[D];长沙理工大学;2010年
8 丰新宇;强流脉冲离子束辐照材料应用基础研究[D];沈阳理工大学;2010年
9 王志忠;助行训练机器人机构设计及驱动控制研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
10 李春善;基于DSP的全自动数字焊机多轴运动检测与控制的研究[D];长春工业大学;2010年
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1 马永昌;张宪峰;;热管技术的原理、应用与发展[J];变频器世界;2009年07期
2 郭威;孙友宏;陈晨;张祖培;;陆地天然气水合物孔底冷冻取样方法[J];吉林大学学报(地球科学版);2011年04期
3 吴景华,云希斌;地热开发应用及效益评价[J];长春工程学院学报(自然科学版);2003年01期
4 朱道义;孙红;吴洪特;;套管换热器的强化效果试验研究[J];长江大学学报(自然科学版)理工卷;2010年03期
5 雷怀彦,王先彬,房玄,郑艳红;天然气水合物研究现状与未来挑战[J];沉积学报;1999年03期
6 雷怀彦,王先彬,郑艳红,张中宁,周晓峰;天然气水合物地质前景[J];沉积学报;1999年S1期
7 孙刚;刘预;冯芳;孙洪广;边开胜;胡克鳌;;聚氨酯泡沫材料的研究进展[J];材料导报;2006年03期
8 张洪涛;张海启;祝有海;;中国天然气水合物调查研究现状及其进展[J];中国地质;2007年06期
9 陈多福,王茂春,夏斌;青藏高原冻土带天然气水合物的形成条件与分布预测[J];地球物理学报;2005年01期
10 魏蔚;汪荣顺;;高真空多层绝热被的性能及其量热器的试验研究[J];低温与超导;2007年01期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 赵蔚琳;高温热管翅性能及其强化传热过程的研究[D];南京工业大学;2004年
2 秦华伟;海底表层样品低扰动取样原理及保真技术研究[D];浙江大学;2005年
3 郭威;天然气水合物孔底冷冻取样方法的室内试验及传热数值模拟研究[D];吉林大学;2007年
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1 秦明举;天然气水合物分解的自保护机理及热动力学特性研究[D];中国地质大学;2011年
2 颜恩锋;CHF-20型冲击-回转反循环工程钻机冲击机构试验及分析研究[D];吉林大学;2005年
3 彭洁;螺旋槽管换热过程的三维数值模拟[D];燕山大学;2006年
4 孟祥光;天然气水合物钻探岩矿样冷冻装置的建立及其热传导数学模型的实验研究[D];吉林大学;2006年
5 张鑫;电子器件复合型热管散热器的性能分析与试验研究[D];北京工业大学;2006年
6 乔国辉;热管技术在高强化柴油机中的应用研究[D];北京交通大学;2007年
7 梁学进;天然气水合物开采模拟实验方法研究[D];中国石油大学;2008年
8 赵晓军;热管在动载状态下的传热研究[D];南京航空航天大学;2008年
9 展嘉佳;不分散低固相聚合物钻井泥浆抗低温试验研究及地表冷却系统设计[D];吉林大学;2009年
10 王海亮;FCS-108型天然气水合物孔底冷冻取样器的研制及试验研究[D];吉林大学;2009年
【二级引证文献】
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1 贾瑞;孙友宏;郭威;刘华南;;东北冻土区天然气水合物科学钻探试验及钻进效率影响因素分析[J];探矿工程(岩土钻掘工程);2013年04期
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1 张强;漠河盆地MK-1与MK-2井天然气水合物钻探施工关键技术[D];吉林大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈建林,高水土,马维林;东太平洋中国开辟区环境调查区的沉积物及其与环境关系[J];东海海洋;1999年03期
2 沈华悌;中太平洋海盆表层沉积物类型及其主要受控因素[J];东海海洋;1994年04期
3 马在田,宋海斌,孙建国;海洋天然气水合物的地球物理探测高新技术[J];地球物理学进展;2000年03期
4 宋海斌,江为为,张文生,郝天珧;天然气水合物的海洋地球物理研究进展[J];地球物理学进展;2002年02期
5 汪顺华,鲁雪生,赵红霞;低温液体容器无损存储传热模型[J];低温工程;2001年06期
6 唐启雪;大口径实验杜瓦瓶漏热分析与防护[J];低温与超导;1984年03期
7 王素玉,王家素,连级三;高温超导磁浮车[J];低温与超导;1997年01期
8 高兴军,于兴河,李胜利,段鸿彦;地球物理测井在天然气水合物勘探中的应用[J];地球科学进展;2003年02期
9 吴能友,陈弘,蔡秋蓉,王宏斌;科学大洋钻探与天然气水合物[J];地球科学进展;2003年05期
10 徐学祖,程国栋,俞祁浩;青藏高原多年冻土区天然气水合物的研究前景和建议[J];地球科学进展;1999年02期
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1 宁伏龙;天然气水合物地层井壁稳定性研究[D];中国地质大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 张凌;天然气水合物钻进时井内温度分布模型研究[D];中国地质大学;2003年
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中国期刊全文数据库 前10条
1 雷怀彦,王先彬,房玄,郑艳红;天然气水合物研究现状与未来挑战[J];沉积学报;1999年03期
2 张剑,业渝光;天然气水合物探测技术的模拟实验研究[J];海洋地质动态;2003年06期
3 王淑红,宋海斌,颜文;天然气水合物的环境效应[J];矿物岩石地球化学通报;2004年02期
4 戚学贵,陈则韶;天然气水合物研究进展[J];自然杂志;2001年02期
5 王祝文,李舟波,刘菁华;天然气水合物的测井识别和评价[J];海洋地质与第四纪地质;2003年02期
6 刘怀山,赵月霞;管道中天然气水合物的形成对“西气东输”的影响[J];青岛海洋大学学报(自然科学版);2003年02期
7 高兴军,于兴河,李胜利,段鸿彦;地球物理测井在天然气水合物勘探中的应用[J];地球科学进展;2003年02期
8 卢林松;天然气水合物国际研讨会在青岛召开[J];海洋石油;2003年04期
9 李淑霞,陈月明,杜庆军;天然气水合物开采数值模拟的参数敏感性分析[J];现代地质;2005年01期
10 ;“可燃冰”开采要以环境保护为前提[J];探矿工程(岩土钻掘工程);2009年12期
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1 吴应湘;;天然气水合物的性质、勘探及开采[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年
2 郑军卫;;加快我国天然气水合物研究工作步伐[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年
3 杨木壮;黄永样;姚伯初;金庆焕;;南海天然气水合物资源潜力及其能源战略意义[A];科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集[C];2004年
4 雷兴林;何丽娟;;海洋沉积与天然气水合物形成过程的数值模拟研究[A];中国地球物理·2009[C];2009年
5 王淑红;颜文;宋海斌;;南海南部天然气水合物稳定带厚度及资源量估算[A];中国地球物理学会第二十届年会论文集[C];2004年
6 栾锡武;;天然气水合物的上界面[A];中国地球物理·2009[C];2009年
7 耿建华;邵磊;吴松;吴能友;张光学;;关于南海ODP1144站位天然气水合物进一步探讨[A];中国地球物理.2003——中国地球物理学会第十九届年会论文集[C];2003年
8 王彦瑞;曾树兵;严雪莲;高秀敏;;水合物在海洋天然气运输中应用探讨[A];2009年度海洋工程学术会议论文集(上册)[C];2009年
9 赵群;郝守玲;;天然气水合物的岩石物理:物理模拟研究[A];中国地球物理学会第二十届年会论文集[C];2004年
10 罗艳托;朱建华;陈光进;郭绪强;;天然气水合物资源的开发利用及环境保护[A];第九届全国化学工艺学术年会论文集[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 王宪忠;天然气水合物[N];大众科技报;2000年
2 ;与国家需求共呼吸 立科学前沿同攀登[N];中国国土资源报;2010年
3 本报记者 窦克林 通讯员 陈惠玲;科技进步:我国海洋勘查的支撑[N];中国矿业报;2011年
4 樊栓狮;天然气水合物如何成为后续能源[N];中国化工报;2005年
5 记者 滕艳 特约记者 曹雪晴;模拟实验研究推进天然气水合物探测[N];中国国土资源报;2011年
6 本报通讯员 肖宝巨;点燃“冰”火[N];工人日报;2009年
7 李明明;青藏高原冻土区天然气水合物钻探计划通过论证[N];中国矿业报;2010年
8 毛彬;天然气水合物开发的利与弊[N];中国海洋报;2004年
9 肖宝巨;点燃“冰”火[N];中国煤炭报;2009年
10 本报记者 肖宝巨;点燃“冰”火[N];中煤地质报;2009年
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1 吕琳;天然气水合物(地球物理属性)的神经网络识别方法及软件开发[D];吉林大学;2011年
2 贾瑞;天然气水合物热管式孔底快速冷冻机构及蒸汽法试开采试验研究[D];吉林大学;2013年
3 李洋辉;天然气水合物沉积物强度及变形特性研究[D];大连理工大学;2013年
4 赵江鹏;天然气水合物钻控泥浆制冷系统及孔底冷冻机构传热数值模拟[D];吉林大学;2011年
5 刘大军;冻土带天然气水合物科学钻探参数检测系统研究[D];吉林大学;2013年
6 刘锋;南海北部陆坡天然气水合物分解引起的海底滑坡与环境风险评价[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2010年
7 孙建业;海洋沉积物中天然气水合物开采实验研究[D];中国海洋大学;2011年
8 涂运中;海洋天然气水合物地层钻井的钻井液研究[D];中国地质大学;2010年
9 杨圣文;天然气水合物开采模拟与能效分析[D];华南理工大学;2013年
10 邓辉;台湾西南海域地震数据处理及天然气水合物识别[D];中国科学院研究生院(广州地球化学研究所);2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 周越;天然气水合物测井解释方法初步研究[D];吉林大学;2010年
2 毕海波;台西南海域天然气水合物含量估算及地球化学特征分析[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2010年
3 王峰博;天然气水合物制备过程中的多相流传递研究[D];北京化工大学;2010年
4 庞群利;深水油气田开发过程中的天然气水合物预测模型研究[D];中国石油大学;2010年
5 房治强;冻土区天然气水合物热激法试开采系统及数值模拟研究[D];吉林大学;2011年
6 李国圣;天然气水合物钻探泥浆冷却系统数值模拟及应用研究[D];吉林大学;2011年
7 郭星旺;祁连山冻土区天然气水合物测井响应特征及评价[D];中国地质科学院;2011年
8 胡志兴;天然气水合物相平衡研究及其应用[D];燕山大学;2011年
9 屈科辉;输送天然气水合物的管道及双流道提升泵流场分析[D];中南大学;2010年
10 马文婧;南海天然气水合物开发的风险因素分析[D];中国海洋大学;2011年
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