DEM simulations of methane hydrate exploitation by thermal recovery and depressurization methods     

《Computers and Geotechnics》2016

Methane hydrate (MH, also called fiery ice) exists in forms of pore filling, cementing and load-bearing skeleton in the methane hydrate bearing sediment (MHBS) and affects its mechanical behavior greatly. To study the changes of macro-scale and micro-scale mechanical behaviors of MHBS during exploitation by thermal recovery and depressurization methods, a novel 2D thermo-hydro-mechanical bonded contact model was proposed and implemented into a platform of distinct element method (DEM), PFC2D. MHBS samples were first biaxially compressed to different deviator stress levels to model different in-situ stress conditions. With the deviator stress maintained at constant, the temperature was then raised to simulate the thermal recovery process or the pore water pressure (i.e. confining pressure for MH bond) was decreased to simulate the depressurization process. DEM simulation results showed that: during exploitation, the axial strain increased with the increase of temperature (in the thermal recovery method) or decrease of pore water pressure (in the depressurization method); sample collapsed during MH dissociation if the deviator stress applied was larger than the compression strength of a pure host sand sample; sample experienced volume contraction but its void ratio was slightly larger than the pure host sand sample at the same axial strain throughout the test. By comparison with the laboratory test results, the new model was validated to be capable of reproducing the exploitation process by thermal recovery and depressurization methods. In addition, some micro-scale parameters, such as contact distribution, bond distribution, and averaged pure rotation rate, were also analyzed to investigate their relationships with the macroscopic responses.  相似文献   

塔西台地寒武纪沉积环境演化与海陆耦合     

刘沛显  关平  冯帆  贾文博  张巍  邓世彪  金亦秋 《沉积学报》2016,34(6):1092-1107

碳酸盐岩台地作为陆地与深海间的过渡带,其沉积记录了海洋和邻近陆地的演化。结合已有的沉积学工作,对塔里木盆地西部台地寒武系碳酸盐岩进行全岩及酸不溶物地球化学研究。塔西台地寒武纪主要发育局限台地、局限-蒸发台地或蒸发台地相沉积。碳酸盐岩的地球化学特征主要受沉积环境和成岩作用影响,对研究区寒武系白云岩来说,其元素组成极易受沉积微相的控制,氧同位素组成则很可能已被成岩作用改造,仅原生、准同生白云岩的Sr/Ba、Fe/Mn和C同位素可反映沉积相演化对应的古盐度、离岸距离等沉积环境特征的变化,酸不溶物化学蚀变指数（CIA值）则指示邻近陆地的化学风化强度与气候特征。寒武纪时期,塔西台地在相对海平面较高时发育局限台地相沉积,以水体盐度较低、沉积环境离岸较远和生物活动相对较弱为特征,陆地化学风化强度适中,气候温暖湿润;在相对海平面较低时发育蒸发台地相沉积,具有水体盐度较高、沉积环境离岸较近和生物活动相对较强等特点,陆地化学风化强烈,气候炎热极端;在相对海平面适中时发育局限-蒸发台地,沉积环境和邻近陆地的特征介于前述二者之间。沉积相演化对应的较长周期的海陆演化可能主要受全球海平面升降及宏观气候变化控制,具体表现为相对海平面升降所导致的海相沉积环境的变化,以及气候变化引起的陆地化学风化强度的变化。寒武纪塔西台地所处区域的海洋-陆地演化具有高度耦合的特征。  相似文献   

基于势流理论和OpenFOAM的耦合模型对多向不规则波浪的模拟          下载免费PDF全文

季新然  柳淑学  Bo T. PAULSEN  Harry B. BINGHAM 《水科学进展》2016,27(1):88-99

基于势流理论的数值水池可以快速计算波浪的传播及其对建筑物的作用,但是势流理论是基于波浪的无黏性假设的,而在工程中,通常需要在固体边界及波浪破碎的区域考虑黏性效应。针对基于求解Navier-Stokes方程的黏性水池计算量较大、速度较慢的缺点,采用耦合的方法模拟多向不规则波浪的传播,即在外域通过基于势流理论的数值水池产生多向不规则波浪,内域采用求解Navier-Stokes方程和流体体积法(VOF方法)对自由表面进行追踪,通过外域所提供的边界波浪,内域计算可以在较小区域进行计算,从而达到减少计算量、提高计算效率的目的。  相似文献   

鲁西隆起和济阳拗陷耦合关系分析     

申金超  李士成  张斌 《地质与资源》2018,27(5):411-416

通过分析鲁西隆起和济阳拗陷的地壳结构特征,结合二者的空间分布、时间演化及构造上的相关性,发现同处于伸展构造环境且相邻的鲁西隆起和济阳拗陷在地壳结构特征存在明显不同.济阳拗陷表现为地壳均衡的镜像结构特征,不同于地壳呈向上隆起状的鲁西隆起,说明鲁西隆起和济阳拗陷在成因上存在明显差异.济阳拗陷的伸展过程并非由地幔物质主动上涌造成,应是鲁西隆起在隆升过程对济阳拗陷地壳的拖拽作用,鲁西隆起和济阳拗陷的地壳结构特征反映出它们在成因上具有明显的耦合性.  相似文献   

克拉美丽山南缘西段盆山耦合机制          下载免费PDF全文

易泽军李涤  连奕驰 《地质科学》2018,(1):169-184

克拉美丽山位于准噶尔盆地东部,晚古生代克拉美丽洋盆向北俯冲消亡,西伯利亚板块与准噶尔地块在该地区发生碰撞造山。目前,就石炭纪之后克拉美丽山的构造活动存在持续挤压、拉分、伸展、挤压-伸展转换多种观点,构造样式也各不相同。本文应用断层相关褶皱理论,从盆山过渡带现今构造样式入手来探讨克拉美丽山南缘西段盆山耦合机制。研究结果表明,克拉美丽山西段在石炭纪之后经历了中二叠世早期、早三叠世早期、晚三叠世末期、晚侏罗世-早白垩世、晚白垩世早期和古新世末期6 次构造隆升。前4 期相对稳定沉积,晚白垩世早期,晚古生代地层沿着下二叠统底部的泥岩层滑脱面以叠瓦状构造楔样式向南楔入,构造缩短量大于15 km,现今盆山构造样式初步形成。始新世构造楔遭受后期突破断层改造。始新世后,克拉美丽山大规模的构造活动基本停止,地层遭受剥蚀最终形成现今地质结构。  相似文献   

旅游活动与水环境耦合分析——以玉龙雪山-丽江盆地为例     

窦文康  王泽平  方金鑫  韩彤彤  蒲焘  张鹏 《冰川冻土》2021,43(4):1210-1217

玉龙雪山是我国季风海洋型冰川发育最为典型的代表性地区,也是北半球最靠近赤道的现代冰川区。丽江市的部分水源来自于玉龙雪山冰川融水,同时玉龙雪山景区每年吸引着上千万的游客来欣赏现代冰川。旅游活动与水环境息息相关且相互作用,水环境的准确刻画是指导与优化区域旅游活动的基础。以世界著名旅游城市丽江市为例,基于实地采样与数据分析,对2018年丽江市的旅游活动与水环境进行耦合分析。结果表明：丽江市旅游活动与水体污染耦合度极高,旅游活动与水体富营养化和水体毒理的耦合度较低。旅游活动与水环境存在较强的关联,特别是与水环境指标中的高锰酸盐指数,存在强烈的耦合关系。总体上,旅游活动与水环境存在相关关系,旅游旺季水环境质量较旅游淡季更差。  相似文献   

冻土机械切削破碎机理的研究进展   总被引：1，自引：1，他引：0  

李龙  周琴  张凯  凌雪  张在兴  李耀 《冰川冻土》2021,43(2):638-649

冻土开挖困难、破碎效率低是高寒地区工程建设、地基施工等面临的技术难题。冻土机械切削破碎是冻土开挖的主要方法,其机理研究是提高冻土破碎效率的前提和基础。首先总结了温度、含水率、围压等对冻土复杂力学特性的影响,进而调研分析了冻土机械切削破碎的典型切削力学模型,发现冻土切削机械破碎模式不仅与冻土力学特性密切相关,也与切削参数和刀具结构直接相关,冻土切削过程中存在着最优的切削前角（30°~60°）,且深切削和浅切削时冻土内部受力方式存在差异也会导致破坏形式的不同;温度、含水率、围压所造成的冻土力学性能变化会直接导致冻土破坏过程和切削破碎机理的改变,冻土强度随着温度降低表现出先升高然后保持稳定的特性,随着含水率升高呈现出先升高后降低的趋势,冻土破碎存在脆性、塑脆过渡及塑性等不同破坏形式。通过系统总结冻土切削破碎机理研究进展,进一步明确了冻土力学性质主要影响因素、变化特点及其切削破坏损伤特征,为冻土机械切削破碎的切削参数和切削具结构优化提供了设计依据。  相似文献   

不同初始饱和度红砂岩冻融后物理力学性质研究          下载免费PDF全文

沈世伟  吴飞  甘霖  姜满 《探矿工程》2021,48(1):120-128

对不同初始饱和度红砂岩冻融循环前后进行物理及力学试验研究,探讨初始饱和度对红砂岩冻融损伤的影响。本文设定红砂岩试样初始饱和度为20%、40%、60%、80%、100%,冻融次数设定为20次,对冻融前后试样分别测定质量、纵波波速以及进行单轴压缩试验。试验结果表明：1）冻融后不同初始饱和度红砂岩的物理性质发生变化,纵波波速降低、质量减小,但变化程度不同;2）随饱和度的增大,试样经冻融后峰值强度和弹性模量均呈降低趋势,但只有饱和度大于60%时,降低趋势较明显。本文研究为寒区隧道及地下工程建设以及岩土地质灾害监测与治理提供理论依据和试验基础。  相似文献   

同轴双向回转钻进破岩效率研究          下载免费PDF全文

曹彦伟  李谦 《探矿工程》2021,48(S1):70-78

国内外相关研究均显示同轴双向回转可有效降低钻具振动和提高破岩效率,但双向回转相对传统单向回转的钻进效率的提升水平研究较少。据此,本文建立双向回转钻头以及单向回转钻头与岩石相互作用的有限元模型,以破岩比功作为评价指标量化比较分析了2种钻头的破岩效率。通过定义双向钻头内外壁尺寸差、内外钻头的间隙、内钻头壁厚与双向钻头内外壁尺寸差之比、内外钻头转速比和内外钻头底部高度差5种核心参数,并设计正交试验完成了仿真分析。结果显示,内外钻头高度差与内外钻头间隙对于破岩比功影响比较小,内外钻头尺寸差、内外钻头转速比和内钻头壁厚与双向钻头内外尺寸差之比对破岩比功影响显著。  相似文献   

顺北油田钻井参数强化的提速效果评价          下载免费PDF全文

李银婷  董小虎 《探矿工程》2021,48(7):72-78

X、Y井是部署在塔里木盆地顺北油田的2口勘探井,X井为钻井参数强化试验井,X井较Y井在实钻中更好地执行了钻井参数强化措施,三开5600~7500 m井段X井机械钻速较Y井提高了119%。对比分析,X井通过配置压力级别更高的地面设备,实钻实现了更高的排量和泵压,X、Y井的钻头冲击力分别为0.73~1.02 kN、0.61~0.85 kN,钻头水功率分别为6.79~11.38 kW、5.37~8.79 kW,机械比能为0.23~2.15 MPa、0.52~3.5 MPa。钻井参数强化的实验过程中,X井获得了更高的井底机械能量与水力能量以及更理想的破岩环境,其机械钻速明显高于Y井,符合钻井参数强化提速的预期。  相似文献