30米天然气水合物保真采样器的设计
摘要
随着石油等不可再生能源的消耗,人类把目光投向了海底未开采的资源一天然气水合物,它存在于几千米海底的沉积物中,在低温高压下形成冰晶状固体。本文主要针对海底沉积物中的天然气水合物的采集取样,研制一套天然气水合物的保真取样系统。目前的天然气水合物采样系统不具备对采集的沉积物样品保压效果,且使用重力活塞原理的采样器采样深度浅。本文设计的采样器可望解决上述两大问题。
全文共分六章:
第一章首先介绍了天然气水合物的背景知识,然后分析了天然气水合物采样器在国内外的发展现状,最后提出了课题研究的目的意义和主要内容。
第二章先介绍采样器的工作原理,然后对各个部件进行结构和尺寸上的设计和校核,特别是对三个重要部件的仿真计算。在螺纹连接处使用两种原理对螺纹进行仿真校核。
第三章是对采样器采样过程中采样深度、阻力变化、采样速度在不同配重、初速度、海底底质、保真筒内外径的情况下的影响做了建模及仿真计算。并对保真筒进行了压杆稳定分析。
第四章是通过采样器与土作用的阻力模型试验来对第三章中的阻力变化仿真计算进行校核,发现第三章的仿真情况比较真实。
第五章围绕压力补偿系统中的蓄能器的选型计算进行研究,通过计算选出适合的蓄能器的型号。
第六章总结全文,阐述本论文的研究成果,并提出下一步的研究方向。
With oil and other non-renewable energy consumption, human eyes on the exploitation of the seabed resources-Gas Hydrate,it exists in the several kilometers seabed sediment, low-temperature and high pressure in the formation of solid ice-like. This paper mainly in the seabed sediment collected samples of gas hydrates, developed a set of gas hydrates accurate sampling system.The current gas hydrate sampling system does not have the sediment samples collected by packing effects, and the use of the principle of gravity Detroit sampling Sample had shallow depth.In this paper, the design of the sampler is expected to address these two issues.
The theses includes six chapters.
In chapter 1, first we introduced the background knowledge of gas hydrate, and then analyzed the samples of gas hydrate at home and abroad for the development of the status quo, the research concludes with a sense of purpose and main content.
In chapter 2, the first introduction was the sampling on principle, then the various parts of the structure and size on the design and verification, in particular on three important components of the simulation. The thread connecting put in the two principles on the use of simulation thread check.
In chapter 3, Sample the sampling process of sampling depth, resistance to change, with different sampling speed in heavy, early speed, at the end of the Cross-Harbour, fidelity diameter of the barrel under the influence of the modeling and simulation. Cones and fidelity to the bar stability analysis.
In chapter 4, through soil sampling and role model test the resistance to the third chapter of the resistance to change simulation of a check and found the third chapter of the simulation are quite real.
In chapter 5, Pressure on the system of compensation for the Selection accumulator study calculated by calculating selected for the accumulator models.
The last chapter, we looks back to the whole thesis and puts forward the fruits of the study. At last, the further study direction is brought out.
全文共分六章:
第一章首先介绍了天然气水合物的背景知识,然后分析了天然气水合物采样器在国内外的发展现状,最后提出了课题研究的目的意义和主要内容。
第二章先介绍采样器的工作原理,然后对各个部件进行结构和尺寸上的设计和校核,特别是对三个重要部件的仿真计算。在螺纹连接处使用两种原理对螺纹进行仿真校核。
第三章是对采样器采样过程中采样深度、阻力变化、采样速度在不同配重、初速度、海底底质、保真筒内外径的情况下的影响做了建模及仿真计算。并对保真筒进行了压杆稳定分析。
第四章是通过采样器与土作用的阻力模型试验来对第三章中的阻力变化仿真计算进行校核,发现第三章的仿真情况比较真实。
第五章围绕压力补偿系统中的蓄能器的选型计算进行研究,通过计算选出适合的蓄能器的型号。
第六章总结全文,阐述本论文的研究成果,并提出下一步的研究方向。
With oil and other non-renewable energy consumption, human eyes on the exploitation of the seabed resources-Gas Hydrate,it exists in the several kilometers seabed sediment, low-temperature and high pressure in the formation of solid ice-like. This paper mainly in the seabed sediment collected samples of gas hydrates, developed a set of gas hydrates accurate sampling system.The current gas hydrate sampling system does not have the sediment samples collected by packing effects, and the use of the principle of gravity Detroit sampling Sample had shallow depth.In this paper, the design of the sampler is expected to address these two issues.
The theses includes six chapters.
In chapter 1, first we introduced the background knowledge of gas hydrate, and then analyzed the samples of gas hydrate at home and abroad for the development of the status quo, the research concludes with a sense of purpose and main content.
In chapter 2, the first introduction was the sampling on principle, then the various parts of the structure and size on the design and verification, in particular on three important components of the simulation. The thread connecting put in the two principles on the use of simulation thread check.
In chapter 3, Sample the sampling process of sampling depth, resistance to change, with different sampling speed in heavy, early speed, at the end of the Cross-Harbour, fidelity diameter of the barrel under the influence of the modeling and simulation. Cones and fidelity to the bar stability analysis.
In chapter 4, through soil sampling and role model test the resistance to the third chapter of the resistance to change simulation of a check and found the third chapter of the simulation are quite real.
In chapter 5, Pressure on the system of compensation for the Selection accumulator study calculated by calculating selected for the accumulator models.
The last chapter, we looks back to the whole thesis and puts forward the fruits of the study. At last, the further study direction is brought out.
引文
[1].苏纪兰主编.海洋科学和海洋工程技术.济南:山东教育出版社,1998
[2].肖梅编著.海洋技术概论.北京:科学出版社,2000
[3].陈炳鑫等.中国在国际海底筹委12年.北京:海洋出版社,1999
[4].刘峰等.中国大洋协会“十五”项目整体布局的研究.2001中国大洋矿产源研究开发学术研讨会文集[下].中国大洋协会办公室,2001
[5].莫杰.中国大洋矿产资源勘查概况.海洋地质动态,2000,16(3)
[6].金翔龙.东太平洋多金屑结核矿带海洋地质与矿床地质.北京:海洋出版社,1997
[7].金翔龙.海底矿产资源调查研究的现状分析及对我国大洋工作的建议.2001中国大洋矿产资源研究开发学术研讨会文集[上].中国大洋协会办公室,2001
[8].万步炎.21世纪我国深海资源开发战略探讨.2001中国大洋矿产资源研究开发学术研讨会文集[下].中国大洋协会办公室,2001
[9].吴世迎主编.世界海底热液硫化物资源.北京:海洋出版社,2000
[10].翟世奎.海底岩石圈内流体作用的研究,海洋科学中若干前沿领域发展趋势的分析与探讨.北京:海洋出版社,1995
[11].吴世迎.马里亚纳海槽海底热液烟囱物研究.北京:海洋出版社,1995
[12].中国大洋钻探学术委员合编.中国加入国际大洋钻探计划的4年回顾.海洋地质动态.2002,18(5)
[13].李越中,陈琦.海洋微生物资源及其产生生物活性代谢产物的研究.生物工程进展,2000,20(5)
[14].孙昌魁,冯静等.海洋微生物多样性的研究进展.生命科学,2001,13(3)
[15].马里兰大学生物工程研究所.海洋生物工程发展趋势和应用.青岛海洋大学学报,1999,29(1)
[16].肖天.深海热液活动区的微生物作用.海洋科学,1998(6)
[17].韦成,李玲.国内外从海洋微生物中开发新型药物的研究概况.生物技术通报,1998,(2)
[18].Stev.,JE段恒美.冰海深处的生命.世界科学,1995,(11)
[19].阴家润,王薇薇.深海洋底热泉生态系和冷泉生物研究综述.地质科技情报,1995,14(2)
[20].潘欣海.海洋微生物的利用与开发.世界科学,1989,11(3)
[21].韩妍妍,张亚娟等.海洋微生物是开发海洋药物的重要资源.海洋科学,2002,26(9)
[22].陈敬安等.洱海近代气候变化的沉积物粒度与同位隶记录.自然科学进展,2000,10(3)
[23].陈忠,颜文.海洋沉积粘土矿物与古气候、古环境演化响应的研究进展.海洋科学,2000,24(2)
[24].何良彪.南海沉积岩芯中粘土矿物的研究。青岛海洋大学学报,1992.7,22(3)
[25].李国刚.中国近海表层沉积物中粘土矿物的组成分布及其地质意义.海洋学报,1990.7,12(4)
[26].蓝先洪.海洋沉积物中粘土矿物组合特征的古环境意义.海洋地质动态,2001.1,17(1)
[27].A.L.英德比芩主编,梁元博,李粹中,卢博译.深海沉积物——物理及工程性质.北京:海洋出版社,1981
[28].补家武,鄢泰宁等.海底取样技术发展现状及工作原理概述——海底取样技术专题之一.探矿工程,2001,(2)
[29].鄢泰宁,补家武等.海底取样器工作机理分析及选用原则——海底取样技术专题之二.探矿工程,2001,(3)
[30].鄢泰宁,补家武.浅析国外海底取样技术的现状及发展趋势——海底取样技术介绍之一.地质科技情报,2000,19(2)
[31].鄢泰宁,补家武.非可控制式海底取样器的结构及工作原理——海底取样技术介绍之二.地质科技情报,2000,19(3)
[32].鄢泰宁,补家武.可控式海底取样器的结构及工作原理——海底取样技术介绍之三.地质科技情报,2000,19(4)
[33].补家武,陈汉中等.浮球式海底取样器的结构及工作原理——海底取样技术介绍之四.地质科技情报,2001,20(1)
[34].鄢泰宁,陈汉中等.海底取样器的理论探讨及参数计算——海底取样技术介绍之五.地质科技情报,2001,20(2)
[35].朱光文.我国海洋观测技术三十年发展的回顾和展望.海洋技术,1995,9(3)
[36].惠绍棠,霍树梅.中国海洋仪器设备研究发展的历史回顾.海洋技术,1998,12(4)
[37].Gins.,GD何高文.深海沉积物中气体水合物的聚积.海洋地,2000,(1)
[38].张德玉.海底天然气水合物取样技术系列研究.海洋地质,2001,(2)
[39].V.A.Soloviev杨木壮.“大洋矿产国际会议——天然气水合物专题”论文摘要——1、天然气水合物在燃料矿产中的地位.海洋地质,2002,(3)
[40].L.L.Mazurenko杨木壮.“大洋矿产国际会议——天然气水合物专题”论文摘要——2、黑海泥火山上的天然气水合物.海洋地质,2002,(3)
[41].A.N.Dmitrievsky杨木壮.“大洋矿产国际会议——天然气水合物专题” 论文摘要——3、天然气水合物分布与成因及其重要性.海洋地质,2002,(3)
[42].J.Poort杨木壮.“大洋矿产国际会议——天然气水合物专题”论文摘要——4、7100年前最大洪泛期对黑海天然气水合物储集体影响的模拟.海洋地质,2002,(3).-30-31
[43].T.Matveeva郭依群等.“大洋矿产国际会议——天然气水合物专题”论文摘要——5、水合物有利分布区与等深流沉积的关系.海洋地质,2002,(3)
[44].V.Melnikov杨木壮.“大洋矿产国际会议——天然气水合物专题”论文摘要——6、天然气水合物P-T条件.海洋地质,2002,(3)
[45].A.Y.Lein杨木壮.“大洋矿产国际会议——天然气水合物专题”论文摘要—7、厌氧条件下甲烷微生物氧化作用形成的碳酸盐构造的地球化学征.海洋地质,2002,(3)
[46].Y.A.Byakov杨木壮.“大洋矿产国际会议——天然气水合物专题”论文摘要——8、黑海沉积剖面中的天然气水合物成因及其调查和编图的地球物理方法.海洋地质,2002,(3)
[47].W.J.Winters杨木壮.“大洋矿产国际会议——天然气水合物专题”论文摘要——9、含水合物沉积物的声学特征、孔隙压力及弹性特征.海洋地质,2002,(3)
[48].汤凤林,张时忠等.天然气水合物钻探取样技术介绍.地质科技情报,2002,21(2)
[49].蒋国盛,赵正宏等.天然气水合物的钻井过程控制和取样技术.探矿工程,2001,(3)
[50].苏新.国外海洋气水合物研究的一些新进展.地学前沿,2000,7(3)
[51].方银霞,金翔龙等.天然气水合物的勘探与开发技术.中国海洋平台,2002,17(2)
[52].苏新,魏文博.海洋天然气水合物微地貌监视性探测和取样.海洋地质,2001,(2)
[53].杨木壮,梁金强等.天然气水合物调查研究方法与技术.海洋地质动态,2001,17(7)
[54].Froval T,Jansen E,Bloemendal J,et al.Oceanic evidencefor coherent fluctuation in fennoscandian and Laurentide ice sheets on millennium time scales.Nature,1995,374
[55].Hafildson H,Sejrup H P,Kristensen D K,et al.Coupled response of the glacial climatic shifts of northwest Europe reflected in Greenland ice coes:Evidence from the northern North Sea.Geology,1995,23
[56].GRIR Members.Climate instability during the last interglacial period recorded in the GRIP ice core.Nature,1993,364
[57]. Von Damm K L, Edmond K L. Chemistry of submarine hydrothermal soutions at 21'N, East Pacific rise. Geochim Cosmochim, 1985, 49
[58]. Charnock H. Anomalous bottom water in the Red Sea. Nature, 1964
[59]. Thompson G. Basalt-Seawater Interaction. In Hydrothermal Processes at Seafloor Spreadin Centers. New York: Plenum, 1983
[60]. Edmond J M. Crest hydrothermal activity and the balance of the major and minor elements in the ocean: the Galapagos data. Earth Planet Sci Lett, 1979
[61]. Hester Roy. Marine Chemistry. London: Academic Division of Unwin Hyman Ltd, 1989
[62]. Mudroch, A. and MacKnight, S. D. Handbook of Techniques for Aquatic Sediment Sampling. Lewis Publishers, Chelsea, Michigan, 1994
[63]. U. S. EPA. Review of Sediment Criteria Development Methodology for Non-Ionic OrganicEPA-SAB-EPEC-93-002, SAB 1992
[64]. U.S. EPA . Guidance for the Design and Execution of Sediment Sampling and Testing Efforts Related to Navigational Maintenance Dredging in Region V. U. S. EPA Environmental Review Branch, Washington, DC U. S. EPA , April 1988
[65]. U. S. EPA. Sediment Sampling Quality Assurance User's Guide. Environmental Monitoring and Support Laboratory, EPA 600/4/85/048, Las Vegas, Nevada, 1985
[66]. U. S. EPA. Methods Manual for Bottom Sediment Sample Collection. U. S. EPA, Region V, Great Lakes Surveillance Branch, Chicago, Illinois, 1977
[67]. American Society for Testing and Materials (ASTM) . Standard guide for selecting grab sampling devices for collecting benthic macroinvertebrates. ASTM D 4387-84, November 1984
[68]. USEPA. Methods manual for bottom sediment sample collection. Region V, Great Lakes Surveillance Branch, Chicago, IL, 1977
[69]. ASTM. Standard guide for core sampling submerged, unconsolidated sediments. ASTMD 4823-88, April 1989
[70]. ASTM. Standard guide for collection, storage,characterization, and manipulation of sediments for toxicological testing. ASTM E 1391-90, January 1991
[71]. U. S. Army Corps of Engineers (USACE) . Soil sampling. Engineer Manual EM 1110-2-1907, Office of the Chief of Engineers, Washington, D. C. ,1972
[72]. Elliott, J. M. and C. M. Drake. A comparative study of seven grabs used for sampling benthic macroinvertebrates in rivers. Freshwater Biology , 1981, 11
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[9].吴世迎主编.世界海底热液硫化物资源.北京:海洋出版社,2000
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[26].蓝先洪.海洋沉积物中粘土矿物组合特征的古环境意义.海洋地质动态,2001.1,17(1)
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[28].补家武,鄢泰宁等.海底取样技术发展现状及工作原理概述——海底取样技术专题之一.探矿工程,2001,(2)
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[32].鄢泰宁,补家武.可控式海底取样器的结构及工作原理——海底取样技术介绍之三.地质科技情报,2000,19(4)
[33].补家武,陈汉中等.浮球式海底取样器的结构及工作原理——海底取样技术介绍之四.地质科技情报,2001,20(1)
[34].鄢泰宁,陈汉中等.海底取样器的理论探讨及参数计算——海底取样技术介绍之五.地质科技情报,2001,20(2)
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[36].惠绍棠,霍树梅.中国海洋仪器设备研究发展的历史回顾.海洋技术,1998,12(4)
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[39].V.A.Soloviev杨木壮.“大洋矿产国际会议——天然气水合物专题”论文摘要——1、天然气水合物在燃料矿产中的地位.海洋地质,2002,(3)
[40].L.L.Mazurenko杨木壮.“大洋矿产国际会议——天然气水合物专题”论文摘要——2、黑海泥火山上的天然气水合物.海洋地质,2002,(3)
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[52].苏新,魏文博.海洋天然气水合物微地貌监视性探测和取样.海洋地质,2001,(2)
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[66]. U. S. EPA. Methods Manual for Bottom Sediment Sample Collection. U. S. EPA, Region V, Great Lakes Surveillance Branch, Chicago, Illinois, 1977
[67]. American Society for Testing and Materials (ASTM) . Standard guide for selecting grab sampling devices for collecting benthic macroinvertebrates. ASTM D 4387-84, November 1984
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[71]. U. S. Army Corps of Engineers (USACE) . Soil sampling. Engineer Manual EM 1110-2-1907, Office of the Chief of Engineers, Washington, D. C. ,1972
[72]. Elliott, J. M. and C. M. Drake. A comparative study of seven grabs used for sampling benthic macroinvertebrates in rivers. Freshwater Biology , 1981, 11