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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

来源:论文学术网
时间:2024-08-19 08:07:05
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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【摘要】:天然气水合物是在低温高压条件下,由天然气和水形成类似冰状的固体物质,其主要赋存于深水区的海底沉积物和陆地永久冻土地

【摘要】: 天然气水合物是在低温高压条件下,由天然气和水形成类似冰状的固体物质,其主要赋存于深水区的海底沉积物和陆地永久冻土地带中。一方面,天然气水合物以其巨大的储量,有望成为未来重要的替代能源;另一方面,它在海底灾害预测和全球气候变化研究中具有不可忽视的作用。 天然气水合物的形成和分解主要受温度、压力以及地质构造条件的影响,当上述条件发生变化时,其赋存状态也将发生变化。因而,构造作用、海平面升降和海底工程等因素都可能破坏天然气水合物的稳定性,从而导致天然气水合物的分解。由于天然气水合物分解会产生大量的气体和水,增大了含水合物地层的孔隙压力,同时也降低了水合物与沉积物颗粒间的胶结强度,使得含气地层的抗剪切强度和承载能力大为降低,水合物分解所形成的润湿带将形成一个向下的滑动面,此时一旦受地震或者沉积载荷增大等因素触发,仅依靠沉积物的自重,便可引起海底滑坡。 作为灾害地质因素,天然气水合物对海洋油气勘探的危害性还表现在其分解将导致地层承载力的不均匀。无论是浅层生物气还是深部热成因气,这种含气区内部承载力的不均匀都将威胁到海洋工程的安全,如造成钻井平台桩腿的不均匀沉降,使平台倾斜甚至翻倒等;另外,气体的突然释放会对管道产生破坏作用,特别是高压浅层气释放时轻则侵蚀套管,重则造成井喷,甚至可能引起钻井平台的燃烧或爆炸,造成生命及财产的损失。因此,研究天然气水合物分解引起的海底地层不稳定性研究,评价其对未来天然气水合物开发的安全性和环境风险具有重要的科学意义及实用价值。 【关键词】:南海北部陆坡 天然气水合物 海底滑坡
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(海洋研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:P744.4;X820.4
【目录】:
  • 摘要5-6
  • ABSTRACT6-10
  • 第一章 引言10-17
  • 1.1 选题意义10-14
  • 1.1.1 天然气水合物的研究意义10-12
  • 1.1.2 天然气水合物与海底滑坡的关系12-13
  • 1.1.3 南海北部陆坡选区的科学意义13-14
  • 1.2 研究内容、技术路线与创新点14-17
  • 1.2.1 研究内容14
  • 1.2.2 主要技术路线14-15
  • 1.2.3 主要创新点15-17
  • 第二章 国内外相关研究与进展17-45
  • 2.1 海底滑坡研究综述17-26
  • 2.1.1 国内外海底滑坡研究进展17-20
  • 2.1.2 海底滑坡的分类和诱因20-24
  • 2.1.3 海底滑坡的触发机制24-26
  • 2.2 水合物诱因的海底滑坡研究综述26-45
  • 2.2.1 天然气水合物诱因产生的海底滑坡26-31
  • 2.2.2 含水合物的沉积物结构强度研究进展31-35
  • 2.2.3 水合物与沉积物的胶结理论模型35-38
  • 2.2.4 水合物分解对地层稳定性的影响38-41
  • 2.2.5 水合物分解对沉积层稳定性分析方法41-43
  • 2.2.6 目前存在的问题43-45
  • 第三章 研究区域地质概况45-63
  • 3.1 白云凹陷地质构造背景45-56
  • 3.1.1 研究区域概况45-47
  • 3.1.2 白云海底滑坡的几何形态47-48
  • 3.1.3 白云海底滑坡根部48-52
  • 3.1.4 白云海底滑坡体52-54
  • 3.1.5 白云海底滑坡前缘54-56
  • 3.2 白云海底滑坡的识别56-63
  • 3.2.1 白云大型海底滑坡的变形机制56-57
  • 3.2.2 白云大型海底滑坡分布范围57-58
  • 3.2.3 白云海底滑坡形成时间讨论58
  • 3.2.4 白云大型海底滑坡区水合物的分布58-63
  • 第四章 水合物分解引起的海底滑坡数值计算63-75
  • 4.1 理论模型63-66
  • 4.2 应用计算66-75
  • 第五章 水合物分解引起的海底滑坡数值模拟75-117
  • 5.1 沉积物中水合物的生成与分解实验75-85
  • 5.1.1 南海北部陆坡沉积物中水合物生成实验75-77
  • 5.1.2 生成过程理论模型77-78
  • 5.1.3 生成过程与相平衡78-81
  • 5.1.4 沉积物中甲烷水合物的含气率81-83
  • 5.1.5 沉积物中水合物的分解83-85
  • 5.2 含水合物的沉积物结构强度测试85-95
  • 5.2.1 南海北部陆坡沉积物样品物性测试85-88
  • 5.2.2 含水合物的沉积物结构强度测试88-95
  • 5.3 水合物分解引起海底滑坡数值模拟95-117
  • 5.3.1 FLAC 介绍95-97
  • 5.3.2 水合物诱因的海底滑坡实现过程97-99
  • 5.3.3 水合物分解引起的海底滑坡数值模拟99-106
  • 5.3.4 利用FLAC3d 进行数值模拟106-117
  • 第六章 结论与下一步工作建议117-120
  • 6.1 结论117-118
  • 6.2 下一步工作建议118-120
  • 参考文献120-130
  • 发表文章目录130-131
  • 致谢131-132


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