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高压水射流技术具有工作介质来源广泛与环保等优点,能够用于海底天然气水合物储层破碎。本文运用LS-DYNA有限元程序对淹没状态下高压水射流对海洋天然气水合物沉积物破碎过程进行数值模拟,研究了射流速度、喷嘴直径、靶距、入射角度四项关键参数对含水合物沉积物冲蚀体积的影响,得出以下主要结论：含水合物沉积物产生破碎需要满足射流速度大于临界流速;随着射流速度的增加冲蚀体积逐渐增大;喷嘴直径的增加会导致沉积物径向冲蚀体积的增大,从而使总体冲蚀体积增大;靶距的增加会使水射流在水域运动过程中能量损失增大,导致冲蚀体积的减小;在喷嘴入射角度增大过程中冲蚀体积将会先增大后减小最后趋于稳定,当入射角度为10°时冲蚀体积能够达到最大值。 相似文献
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对煤层气径向钻井过程中钻井管柱系统压耗和高压水射流破岩机理进行分析,列出了钻井管柱系统各部分磨阻系数的计算公式和喷嘴射流动力公式。通过理论分析与室内试验,提出了煤的水力冲击破碎压力与其物理力学参数之间的关系式,以及水力冲蚀速度与无因次冲击压力之间的关系。结果表明:通过加权平均值法计算得到的临界破碎压力与实际值吻合良好;在3~8倍临界破碎压力下,冲蚀速度约为无因次冲击压力的0.4倍。根据文中压力预测步骤,对现场作业进行压力预测,得到的井口压力预测结果比实际施工压力低3~5 MPa。 相似文献
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天然气水合物是一种新型的清洁能源,具有广阔的应用前景。但在水合物开采过程中温压条件的改变会引起水合物的分解,导致含水合物沉积物胶结强度的丧失;同时,沉积物在加载过程中由于其内部微裂纹、缺陷逐渐扩展以及土颗粒间的水合物逐渐破碎也会引发含水合物沉积物的损伤,而以往对于水合物分解过程中多场耦合模型的研究忽略了沉积物结构损伤演化过程及其对耦合过程的影响。因此,基于连续损伤理论,在损伤统计本构模型中引入三参数的Weibull分布和残余强度修正系数,建立起考虑损伤阈值和残余强度影响的含水合物沉积物损伤统计本构模型;进而将本构模型嵌入到水合物分解过程的多场耦合模型中,建立了考虑含水合物沉积物损伤的温度-应力-渗流-化学（THMC）多场耦合数学模型;基于该模型讨论了含水合物沉积物结构损伤对水合物分解过程中沉积物储层的变形、压力、温度等因素的影响规律。通过计算分析发现：含水合物沉积物结构损伤对水合物分解的多场耦合过程具有显著影响,并且随着分解时间的增加,其影响逐渐增大。 相似文献
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天然气水合物是一种潜在的能源资源,开采过程中,水合物的分解会造成工程和地质等安全隐患。为研究降压开采过程中多因素综合影响条件下沉积物的力学性质,在自主研发的低温高压三轴仪上进行了不同围压条件下含水合物沉积物的剪切试验。试验结合常规三轴剪切及一个试样多级加荷的方法,并加入了水合物的降压分解过程。结果表明：水合物的存在可以显著提高沉积物的抗剪强度。在降压分解过程中,含水合物沉积物试样的力学强度受到有效围压和孔隙中水合物含量的综合影响。前期试样由于孔隙压力降低导致有效围压大幅增加,试样抗剪强度增大,后期由于水合物含量的大幅降低,试样在较高有效围压下抗剪强度下降。有效围压对含水合物沉积物试样的体积应变有较大的影响,较高的有效围压会导致含水合物试样产生显著的剪缩现象。 相似文献
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空化水射流破碎岩石的机理研究 总被引：9，自引：1，他引：8
在不同泵压和淹没压力条件下,针对不同类型的空化喷嘴,对空化水射流的空泡云特性和破碎岩石机理进行了一系列实验研究,探讨了空化水射流的空泡云与冲蚀能力之间的相互关系。优化空化喷嘴结构和工作条件以减小泵压,从而降低输入能量。空泡云的可视化研究显示缩放形喷嘴产生的空化云的长度和宽度比收敛形喷嘴的大。研究表明,空化水射流切割破碎岩石主要是由空泡的溃灭引起的,空泡云的长度等于靶距与切割深度之和;在切割破碎岩石时冲蚀效果只在开始几秒内发生,冲蚀深度并不随时间而增大。 相似文献
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本文对目前开采天然气水合物的5种方法进行了归纳总结,重点分析了CO2置换开采以及固体开采法,并通过分析这2种开采方法的优劣势,提出了水射流冲蚀、破碎海洋天然气水合物储层联合CO2置换开采天然气水合物的新思路。水射流冲蚀、破坏水合物储层后形成的采空区能为CO2提供更好的储藏空间并提高其与储层的作用面积,提高置换效率;封存的CO2水合物也可以提高水合物储层的稳定性,具有良好的互补效应。实验结果表明,在整个置换过程中,含采空区储层CH4置换率为24.3%,CO2封存率为22.1%;完整储层CH4置换率为15.3%,CO2封存率为20.9%,置换率提升约59%,封存率提升约5.7%。采空区的作用主要体现在提升水合物置换介质的注入量上。 相似文献
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我国东部滨岸侵沉变异规律初探 总被引：2，自引：0，他引：2
滨岸地带自然环境多变,地质环境极为脆弱,但在社会经济发展中起着极为重要的作用。着重分析我国东部滨岸侵沉变异特征,研究滨岸侵沉变异地域分异规律与成因规律。 相似文献
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滨岸地带自然环境多变,地质环境极为脆弱,但在社会经济发展中起着极为重要的作用。着重分析我国东部滨岸侵沉变异特征,研究滨岸侵沉变异地域分异规律与成因规律。 相似文献
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A process called ‘piping’, which often occurs in the soil at dams, levees, and dykes, involves the formation and development of a continuous tunnel between upstream and downstream ends. The hole erosion test is commonly used to quantify the critical stress and the rate of piping erosion progression. The aim of this study is to draw up a model for interpreting the results of this test. A characteristic internal erosion time is defined and expressed as a function of the initial hydraulic gradient and the coefficient of surface erosion. It is established here that the product of the coefficient of erosion and the flow velocity is a significant dimensionless number: when this number is small, the kinetics of erosion are low, and the particle concentration does not have any effect on the flow. This finding applies to most of the available test results. Theoretical and experimental evidence is presented showing that the evolution of the pipe radius during erosion with a constant pressure drop obeys a scaling exponential law. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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黄河流域（河南西部）土壤侵蚀环境特征研究 总被引：1，自引：0，他引：1
豫西黄河流域是黄河流域土壤侵蚀较强烈的地区之一,严重的水土流失不仅使区内土壤贫瘠、生态环境日益恶化,也是黄河下游泥沙、洪水问题的主要诱因。通过土壤侵蚀地质环境条件及侵蚀形态类型调查研究,分析了豫西黄河流域控制土壤侵蚀的主要地质环境特征。在此基础上,依据不同地质环境特征及侵蚀形态特征,对区内土壤侵蚀类型进行了划分。 相似文献
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Review of River Bank Erosion Research 总被引：1，自引：0，他引：1
Riverbank erosion is a critical style of lateral channel change. It threatens the arable land, ecological environment, as well as the people’s lives and properties along the river. Through review on the research process of riverbank erosion globally, four aspects were classified and described: ①Riverbank erosion processes and mechanisms. The occurence and development of riverbank erosion is quite complicated, composed by multiple processes, which are hard to separate with each other. Therefore, the scholars have proposed a lot of theories to describe the processes. Among the theories, “Riverbank Stability Theory” has been widely recognized and developed. ②Factors of riverbank erosion. The key factors that affect riverbank erosion include hydrology conditions of the river, soil properties, geomorphology, vegetation of the river bank and meteorology. However, it should be noted that the importance of different factors in the collapse process is not equivalent and effects of the same factor on different rivers are various. ③Riverbank erosion estimation. With the tremendous improvement of quantification recently, time interval of erosion measurement is shortening continuously, while spatial scale is larger and larger. At the same time, resolution is becoming increasingly high. Erosion pin was commonly used in early studies because of its easy use and low cost, whereas remote sensing and digital photogrammetry have more advantages in modern measurement. ④Modeling of riverbank erosion. At present, the models are mainly based on the fundamental theories of hydraulics and soil mechanics, to study river bank stability. According to the review of the four aspects above, problems of recent researches and prospects of possible development in the future were discussed. The researchers should pay much attention to temporal spatial distribution of riverbank erosion first before further research. The study would be greatly helpful to the researchers for the specific river reach when choosing the proper theories as well as technologies for measurement and quantification, study the riverbank erosion through both macroscopic and microscopic views, and predict the erosion for management purpose. 相似文献
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大陆剥蚀速率与造山隆升速率研究的某些进展 总被引：5，自引：0，他引：5
大陆的机械剥蚀速率与区域高度和地表径流量呈正相关关系。化学溶蚀速率与地表径流量呈正相关关系。在大陆地壳无升降运动条件下，现代大陆剥蚀夷平至海平面只需30－300Ma。大陆平均高度受控于地球内部的放射性热能，由于放射性热能的缓慢衰减而引起大陆平均高度的缓慢降低。剧烈构造运动期间，隆升速率可以是剥蚀速率的数倍，由于隆升的阶段性（短期性）和剥蚀的持续性（长期性）使大陆高度长期发生不断的变化。 相似文献
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多元层状边坡土体风蚀速率与微结构参数关系 总被引：1，自引：0，他引：1
吐鲁番交河故城台地多元层状土质边坡由于风蚀而形成空腔的现象表明,不同类型的土具有不同的抗风蚀能力,抗风蚀能力的强弱是多因素影响的共同结果,微观结构是其中一个重要内因。风蚀速率是表征土抗风蚀能力强弱的重要物理量,研究运用风洞试验、微结构分析等手段揭示了风蚀速率与颗粒面积比、颗粒圆度、孔隙等效直径、孔隙充填比等微结构特征参数之间的良好对应关系;进而采用相关分析法分析并证实风蚀速率与各特征参数间的良好相关关系,应用回归分析方法建立3个试验风速下风蚀速率与单个参数和多个参数之间的回归方程,验证了微结构特征对土抗风蚀能力有显著影响,进而为土抗风蚀能力的评价提供了微观依据。 相似文献
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对雨滴的溅蚀过程及影响因素作了全面的分析。在揭示黄土地区梁峁上部雨蚀规律的基础上,运用牛顿第二运动定律,推导出雨滴对土粒撞击力的表达式。在假定雨滴溅蚀率与雨滴侵蚀力成线性关系情况下,推导出雨滴溅蚀量表达式,经桥沟流域径流场上应用,效果令人满意。 相似文献
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齐齐哈尔市是黑龙江省水土流失重点治理区之一,也是全省风蚀最严重的地区,耕地水土流失面积占耕地面积的82.2%。分析了水蚀、风蚀的分布情况和草原"三化"状况,论述了水土流失变化趋势,水土流失严重,土壤肥力下降,治理速度落后于破坏速度。扎龙湿地中水利、交通、基础建设工程均占用了大面积湿地,由于干旱缺水造成了严重的水土流失。 相似文献