Низкая цена
Всего 249a за скачивание одной диссертации
Скидки
75 диссертаций за 4900a по акции. Подробнее
О проекте

Электронная библиотека диссертаций — нашли диссертацию, посмотрели оглавление или любые страницы за 3 рубля за страницу, пополнили баланс и скачали диссертацию.

Я впервые на сайте

Отзывы о нас

Закономерности изменения теплопроводности газо- и гидратосодержащих пород при различных термобарических условиях : диссертация ... кандидата геолого-минералогических наук : 25.00.08

Год: 2013

Номер работы: 33114

Автор:

Стоимость работы: 249 e

Без учета скидки. Вы получаете файл формата pdf

Оглавление и несколько страниц
Бесплатно

Вы получаете первые страницы диссертации в формате txt

Читать онлайн
постранично
Платно

Просмотр 1 страницы = 3 руб



Оглавление диссертации:

Введение Особенностью многолетнемерзлых толщ является способность аккумулировать большое количество природных газов. Одной из возможных форм нахождения газовой составляющей в мерзлых породах являются газовые гидраты, которые представляют собой льдоподобные соединения воды и газа. К настоящему времени в природе выявлено достаточно много газогидратных образований, в том числе и в областях распространения многолетнемерзлых пород. При этом многолетнемерзлые толщи являются средой, где газовые гид

4) Установить закономерности изменения теплопроводности мерзлых гидратосодержащих пород в неравновесном состоянии;

5) Выявить особенности изменения теплопроводности газосодержащих охлажденных и мерзлых пород в субаквальных условиях Фактический материал и личный вклад автора. В основу диссертационной исследований, группы работы проведённых положены автором результаты в составе экспериментальных экспериментальной на кафедре геокриологии геологического факультета МГУ им. М.В. Ло

Глава 1. Тепловые свойства газои гидратосодержащих пород Тепловые свойства горных зависят от состава, строения и состояния пород, их генетических особенностей и термодинамических условий существования (Бабаев и др., 1987; Балобаев и др.,1983; Бровка, 2011, Гаврильев, 1998, Ершов и др., 1987, 1996, 2007, Иванов, 1969; Иванов, Гаврильев, 1965; Комаров, 2003; Мотенко, 1997; Чеверёв, 2004, Чудновский, 1962; Beck, 1998; Blackwell, Steele, 1989; Clauser, Huenges, 1995; Popov et al., 1999; Sass et

В природе газовые гидраты могут формироваться в донных отложениях морей и океанов (Гинсбург, распространения стабильности Соловьёв, 1994), В а также в областях зона м и многолетнемерзлых пород. с криолитозоне 200-250 газогидратов начинается глубин распространяется в подмерзлотные горизонты до глубин 800-1500 м (Макогон, 1974; Черский и др., 1977; Cherskiy et al., 1985;Трофимук и др., 1986; Чувилин и др., 2005). Гидратопроявление в толщах мерзлых пород и подмерзлотных горизонтах отмеч

Методика экспериментальных исследований теплопроводности газо и гидратосодержащих пород, находящихся в области низкой положительной и отрицательных температур основана на искусственном гидратонасыщении в барокамере образцов грунтов и изучении их теплопроводности непосредственно в барокамере под газовым давлением в процессе гидратои льдообразования, а также вне барокамеры при отрицательных температурах и атмосферном давлении. В первой случае изучение гидратонасыщенных образцов происходило при

При проведении экспериментов по изучению теплопроводности гидратосодержащих проводилось грунтов использовались две установки, в которых гидратонасыщение грунтовых сред. Эти искусственное установки позволяют моделировать заданные термобарические условия в широком диапазоне температур и давления. В первой установке проводилось лишь получение мерзлых искусственно гидратонасыщенных образцов. В дальнейшем эти образцы исследовались при отрицательных температурах и атмосферном давлении с использ

Объектами известными исследования В являлись модельные качестве таких грунты с хорошо свойствами. грунтов использовались мелкозернистый кварцевый песок (mJ3) (песок-1), и песчано-глинистая смесь, приготовленная путём добавления к песку-1 14% каолина (еР2). Также эксперименты проводились на природных грунтах песчаного и супесчаного состава. Эти грунты отбирались в областях распространения многолетнемерзлых пород (Север Западной Сибири) и криолитозоны восточной части арктического шельфа

3.3. Методика получения мерзлых искусственных при гидратонасыщенных образцов и технология их исследования давлении ниже равновесного Методика получения мерзлых гидратосодержащих сред включала подготовку грунтового образца с заданной влажностью и его помещение в барокамеру, герметизацию и вакуумирование барокамеры с образцом, наполнение барокамеры гидратообразующим газом (СН4 или С0 2 ) и создание условий для гидратообразования в поровом пространстве грунтов (Чувилин, Козлова, 2005;

3.4. Методика исследования теплопроводности газонасыщенных дисперсных оттаивании Эксперименты по изучению теплопроводности газонасыщенных грунтов под давлением метана выше равновесного проводились при положительных и отрицательных температурах (Чувилин, Козлова, 2005; Чувилин, Гурьева, 2009; Чувилин, Буханов, 2011, 2012; Chuvilin, Buhanov, 2011). пород при гидратонакоплении и замораживанииМетодика ведения экспериментов при положительной температуре и замораживании включала следующ

оа Я 1,5 О) ^

^ о V S QJ 0,5 0 0 250 500 750 1000 Показание термопары, мВ установки определения Он Рис.

3.8. Тарировочная номограмма для теплопроводности под давлением газа По изменению давления при газа гидратообразовании при различных и с учетом и сжимаемости и растворимости температурах использовании вычислений, описанных в предыдущем параграфе, были получены значения основных исследуемых параметров H v , Sh, Kh- Также были построены графики зависимости KhA-, Hv/A, для разных стад

3.5. Методика изучения теплопроводности кернов донных отложений арктического шельфа. Для полевых определений теплопроводности образцов керна донных отложений арктического шельфа использовался аналитический зонд KD-2 (рис.

3.9) (Чувилин, Буханов, 2013). Рис.

3.9. Замер теплопроводности образца керна зондом KD-2 В наших исследованиях замеры теплопроводности кернов осуществлялись сразу после их поднятия из скважины. Данный прибор использовался для определения теплопроводнос

Глава 4. Закономерности изменения теплопроводности газонасыщенных пород при гидратообразовании и замораживанииоттаивании Изучение изменения теплопроводности газонасыщенных пород проводилось при различных условиях гидратонакопления :

1) при низких положительных температурах (t ~ +2±1 °С), когда гидратообразование в грунте происходило из поровой влаги

2) при отрицательной температуре (t ~-5±1 °С), когда формирование гидрата в газонасыщенном мерзлом грунте происходило из пор

4.1. Влияние гидратонакопления на теплопроводность газонасыщенных пород при низких положительных температурах Для начала необходимо было установить влияние типа газа и его давления на теплопроводность газонасыщенных грунтов, не содержащих поровые газогидраты. Исследования, проведенные на образцах песка-3 с начальной влажностью 16%, показали, что теплопроводность грунта практически не меняется при насыщении его метаном до давления 4,8 МПа, СОг до давления 2,7 МПа и азотом до 5,0 МПа и состав

1,4 о. с о 1-1,0 X нп~~~ 1 Чг Г „..АГ • 4 *• i 5 С01_8 л" о X С) i а ^ - -А - О ct Д1 * 2 ПЗ i i 1 i i — о ц. с Q. С О о4 ь. А5 — 0,5 0,6 0,0 0,1 0,2 0,3 Kh. Де- 0,4 0,5 0,6 с; £1,0 0,0 0,1 0,2 0,3 Kh, Де. 0,4 Рис.

4.3. Зависимость теплопроводности грунтов от их гидратонасыщенности при t= +2±1 °С. 1- песок-1, W=16%, п=0,43 д. е.; 2- песок-1, W=10%, п=0,39 д. е.; 3- песок-2, W=15%, п=0,40 д. е.; 4-песок+14% каолина, W=15%, п-0,38 д. е.; 5- супе

Сначала было необходимо установить влияние типа газа и его давления на теплопроводность газонасыщенных мерзлых грунтов при отсутствии газогидратной проведенные компоненты на мерзлом в поровом пространстве. (W=15%), Исследования, насыщенного образце песке-3 гидратообразующими газами (метан и СОг) до давлений ниже равновесного и азотом, который не создаёт газогидратные образования, не показали заметного изменения теплофизического параметра (табл.

4.2.). При этом значение теплопроводно

4.3. Влияние промерзания и протаивания на теплопроводность гидратосодержащих пород Влияние процессов промерзания Изучение влияния процессов замерзания на изменение теплопроводности гидратосодержащих образцов, полученных при t> О °С, проводилось в ходе их охлаждения до температур - 5 . . .

-8 °С. Несмотря на то, что в исследуемых грунтах до замораживания от 44 до 50 % поровой влаги уже находилось в газогидратной форме, и процесс гидратонакопления практически прекратился, дальнейшее их

4.4. Модели структурно-текстурных преобразований в газонасыщенных породах при гидратонакоплении и замораживанииоттаивании Исходя из анализа полученных экспериментальных данных по изменению теплопроводности грунтов низкой положительной в процессе гидратонасыщения при температурах, а также при и отрицательной замораживании и оттаивании, можно утверждать, что основными факторами, влияющими на теплопроводность изучаемых пород, являются фазовые переходы поровых флюидов, а также структурные из

5.1. Особенности самоконсервации газовых гидратов в мерзлых породах при снижении давления ниже равновесного Экспериментальные исследования мерзлых искусственнопроводились на гидратонасыщенных пород при неравновесных условиях модельном грунте песок-1, а также на грунтовых средах, отобранных из областей распространения ММП, в том числе из газовыделяющих толщ мерзлых пород севера Западной Сибири, где по ряду косвенных признаков возможно существование газогидратных скоплений (табл.

Схема самоконсервации частицы газогидрата после резкого снижения давления при отрицательных температурах (Истомин и др., 2006). После резкого снижения давления начинается поверхностная диссоциация гидрата на газ и переохлажденную воду (см. рис.

5.2, а). Выделившаяся вода в метастабильном состоянии через некоторое время кристаллизуется, образуя лед (рис.

5.2, б). Когда на поверхности гидрата сплошная оболочка льда достигает критической толщины, дальнейшее разложение частицы гидрат

5.2. Закономерности изменения теплопроводности искусственногидратонасыщенных пород при неравновесном давлении В ходе экспериментов по искусственному гидратонасыщению замораживанию грунтовых образцов были получены и мерзлые гидратосодержащие образцы песчаного и супесчаного состава. После сброса равновесного давления в барокамере до атмосферного (ОД МПа) поровые газогидратные образования в грунтовых образцах при отрицательных температурах (-6±1 °С) проявляли достаточно хорошую сохранность вс

5.3. Особенности теплопроводности замороженных гидратосодержащих кернов Особенности теплопроводности природных гидратосодержащих грунтовых образцов в мерзлом состоянии изучались на пяти замороженных образцах керна, которые были отобраны из донных отложений озера Байкал. Три из пяти образцов имели видимые включения в виде линз гидрата. Они были заморожены и хранились при благоприятных для проявления эффекта самоконсервации условиях (поддерживалась температура от -9 до -11°С). Образцы №

Изучение теплопроводности донных отложений арктического шельфа моря Лаптевых проводилось в рамках российско-американского проекта по изучению метанового потенциала морей Восточной Арктики, организованного лабораторией арктических исследований Тихоокеанского океанологического института Дальневосточного отделения РАН и Международным Арктическим Научным Центром Университета Аляски (Фэрбенкс) (International Arctic Research Center/University of Alaska Fairbanks), при участии сотрудников кафедры

Исследования проводились в западной части губы Буор-Хая (море Лаптевых), в 17 км на северо-восток от о. Муостах (рис.

6.1). Глубина воды в районе скважины составляла 12,5 м, а толщина льда 1,4 м. В этом районе была пробурена скважина 1D-11 глубиной 52,3 м от поверхности дна с полным отбором керна (рис.

6.2) М11-ЯЩ1№|.1\ Северный Ледовитый Океан ••••• %*$ЩШт скв D M ! ПОС. ТнКСИ П-ов Таймыр fcNf*^ Новосибирские о-ва Лэпшвьк V ^ .&L ^. Г ,- . ; море E^y^iflH^iS -Щ Восг

В результате определения теплопроводности донных отложений были получены профили изменения теплопроводности, влажности и плотности пород по глубине (рис.

6.3). Анализ данных по теплопроводности донных отложений позволяет выявить следующие особенности её изменения по глубине. До глубины порядка 6 метров теплопроводность отложений составляет 0,8-1,1 Вт/(м»К). На глубине 6-7 метров происходит резкое увеличение теплопроводности от 1,1 Вт/(м»К) до 1,7 Вт/(м»К). Это связано с тем, что от 0 до