FCS-108型天然气水合物孔底冷冻取样器的研制及试验研究

【摘要】： 本文对FCS-108型天然气水合物孔底冷冻取样器进行了研制及试验研究,试验的成功证明了取样器研制的成功。并通过改变天然气水合物孔底冷冻取样器的冷冻及保冷方式,进一步提高了干冰冷源的保温效果。 首先, FCS-108型天然气水合物孔底冷冻取样器冷冻机构的研制。对取样器的主要机构冷冻机构进行了设计与性能分析,并对天然气水合物取样器冷冻能量进行计算分析。 其次,对FCS-108型天然气水合物孔底冷冻取样器进行现场试验研究,200米深的孔底冷冻取样实验成功取得冷冻岩样且取样器各项技术参数的平稳运行,证明了FCS-108型天然气水合物孔底冷冻取样器研制的成功。 最后,通过改变FCS-108型天然气水合物孔底冷冻取样器的冷冻及保冷方式,进一步提高干冰冷源的保温效果。通过试验结果和模拟分析结果的对比分析表明经过改进FCS-108型天然气水合物孔底冷冻取样器的冷冻及保冷方式,取样器的保冷效果更好。 本文的研究为天然气水合物孔底冷冻取样器的设计提供了新的思路,对天然气水合物的勘探和开发有一定的推动作用。 【关键词】：天然气水合物 冷冻取样器 试验研究 模拟分析
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：P744.4
【目录】：

• 内容提要4-8
• 第1章 绪论8-25
• 1.1 天然气水合物的基础知识8-16
• 1.1.1 天然气水合物的结构8-10
• 1.1.2 天然气水合物的组成10-13
• 1.1.3 天然气水合物形成的条件13-16
• 1.2 本课题研究目的和意义16
• 1.3 天然气水合物保真取样器的研究现状16-24
• 1.3.1 国外研究现状16-21
• 1.3.2 国内研究现状21-24
• 1.4 本文研究的主要内容24-25
• 第2章 FCS-108 型天然气水合物孔底冷冻取样器的研制25-57
• 2.1 孔底冷冻取样器的总体结构研究25-30
• 2.1.1 取样器设计要求25
• 2.1.2 总体结构设计25-27
• 2.1.3 取样器工作原理27-30
• 2.2 冷冻能量计算分析30-34
• 2.2.1 水合物地层热物性30-32
• 2.2.2 冷冻能量32-33
• 2.2.3 实际干冰、酒精的体积可将岩心冷却的最低温度33-34
• 2.2.4 采用钢管时的最低冷却温度34
• 2.3 悬挂差动机构34-36
• 2.3.1 悬挂差动机构结构组成34-35
• 2.3.2 悬挂差动机构工作原理35-36
• 2.4 单动机构36-37
• 2.4.1 单动机构结构组成36-37
• 2.4.2 单动机构工作原理37
• 2.4.3 轴承的选择37
• 2.5 控制机构37-39
• 2.5.1 控制机构结构组成37-38
• 2.5.2 控制机构工作原理38-39
• 2.6 冷冻机构39-45
• 2.6.1 冷冻机构结构组成39
• 2.6.2 冷冻机构工作原理39-40
• 2.6.3 排气阀的设计40
• 2.6.4 排气阀弹簧选择40-43
• 2.6.5 上保压弹簧设计43-45
• 2.7 保压机构45-49
• 2.7.1 保压机构结构组成45-46
• 2.7.2 保压机构的工作原理46-47
• 2.7.3 球阀的选择计算47
• 2.7.4 扭簧计算47-49
• 2.8 现场试验49-55
• 2.8.1 实验目的49
• 2.8.2 试验目标地层49
• 2.8.3 试验方法49
• 2.8.4 试验的准备工作49-50
• 2.8.5 试验步骤50-55
• 2.8.6 试验结果55
• 2.9 取样器改进意见55-56
• 本章小结56-57
• 第3章 FCS-108 型天然气水合物孔底冷冻取样器保温效果的研究57-76
• 3.1 FCS-108 型天然气水合物孔底冷冻取样器保温效果的有限元模拟分析57-62
• 3.1.1 模型的简化57-58
• 3.1.2 模型的建立和网格划分58-59
• 3.1.3 降温过程的模拟分析59-61
• 3.1.4 升温过程的模拟分析61-62
• 3.2 FCS-108 型天然气水合物孔底冷冻取样器保温效果的试验研究62-75
• 3.2.1 试验的目的和意义62
• 3.2.2 试验装置冷冻能量计算分析62-65
• 3.2.3 试验装置的组成65-68
• 3.2.4 试验样品的选择68-69
• 3.2.5 实验步骤69-71
• 3.2.6 实验结果分析71-73
• 3.2.7 模拟分析结果与室内试验结果的对比分析73-75
• 本章小结75-76
• 第4章 结论与展望76-78
• 4.1 结论76
• 4.2 论文创新点76
• 4.3 展望76-78
• 参考文献78-80
• 攻读学位期间发表的学术论文80-81
• 致谢81-82
• 中文摘要82-84
• ABSTRACT84-85

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