天然气水合物钻探取心保真技术研究

【摘要】： 随着传统能源的逐渐减少,人类对非传统型气体能源的需求越来越大,而天然气水合物作为一种清洁、优质、高效、低成本和少污染的理想生态能源,必将逐渐成为一种重要而清洁的潜在能源,因而对天然气水合物的开发意义重大。 天然气水合物取样机构中,最重要的就是保温保压筒,即保真筒。能否取到原位点的样品,关键就看保真筒能否保持住样品的温度和压力。目前国内外还没有特别理想的保温保压取心器。 本课题确定了天然气水合物取心机构中保真筒的选材;并在减轻“桩效应”的前提下,通过最小理论取心直径确定了取心筒的长度;然后针对现有保真筒只能保压不能保温,以及下密封结构密封性能不好、造成保真筒应力集中等缺点进行了保温及保真筒下密封结构设计;在保温机构确定后进行了强度上的计算与校核,最终确定了保真筒的密封保压结构;对保真筒的受力情况进行了数值模拟以及室内实验,来确保筒体的强度并把实验数据与理论计算数据进行对比,确定实验的可靠性以及设计筒体壁厚时采用中径公式的正确性;从而保证结构强度、安全性等要求,进而进行结构优化。 【关键词】：天然气水合物 取样 保真筒 结构设计 实验
【学位授予单位】：中国石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：P744.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-24
• 1.1 课题背景9-11
• 1.2 天然气水合物的简介11-16
• 1.2.1 NGH结构11-12
• 1.2.2 NGH组成及性质12-14
• 1.2.3 成藏条件14-16
• 1.2.4 次生灾害16
• 1.3 研究现状16-21
• 1.3.1 国外开发研究现状16-19
• 1.3.2 国内开发研究现状19-20
• 1.3.3 钻探取心保真筒的研究现状20-21
• 1.4 研究目的及意义21-22
• 1.5 研究内容22-24
• 第二章 NGH海底取样技术24-36
• 2.1 海底表层地质取样技术24-30
• 2.1.1 海底表层地质取样技术的特点24-25
• 2.1.2 海底表层取样器类型25-30
• 2.2 海底钻探取样技术30-34
• 2.2.1 保压取心器的主要技术指标30-32
• 2.2.2 各种保压取心器的组成及工作原理32-34
• 2.3 小结34-36
• 第三章 NGH保真技术研究36-50
• 3.1 保真筒参数确定36-44
• 3.2 保真筒保温保压结构的确定44-47
• 3.2.1 保温结构45
• 3.2.2 自动密封保压结构45-47
• 3.3 取心筒工作原理47-48
• 3.4 小结48-50
• 第四章 保真筒应力模拟及实验50-62
• 4.1 建模50-52
• 4.1.1 平盖封头的厚度50-51
• 4.1.2 半球形封头的厚度51-52
• 4.2 加载与求解52-53
• 4.2.1 施加约束载荷52-53
• 4.2.2 求解应力场分布53
• 4.3 计算模型的理论应力53-58
• 4.4 应力分布云图分析58
• 4.5 保真筒应力实验58-62
• 第五章 保真筒传热过程模拟62-67
• 5.1 计算对流传热系数62-63
• 5.2 计算温度场分布63
• 5.3 优化传热模型63-66
• 5.3.1 分析模型的保温性能63-64
• 5.3.2 结构优化64-66
• 5.4 小结66-67
• 结论与展望67-69
• 1 结论67-68
• 2 展望68-69
• 参考文献69-72
• 附录1 保真筒应力实验72-87
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果87-88
• 致谢88

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