عنوان پایان‌نامه
شبیه سازی تغییر فاز هیدراتهای جامد بستر دریا در چارچوب تئوری محیط متخلخل غیر اشباع
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران-سازه های دریایی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1980;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 65596
- تاریخ دفاع
- ۱۲ شهریور ۱۳۹۳
- دانشجو
- امیرحسین تاجیک
- چکیده
- در طول دو دهه اخیر هیدراتهای گازی به واسطه دلایل متعددی موضوع مورد توجه تحقیقات و بررسی های اقیانوسی و دریایی بوده است که مهم ترین دلیل بررسی آنها پتانسیل تامین سوخت انرژی آینده جهان است. این ترکیبات جامد کریستالی، تحت شرایط خاص دمایی و فشار، در بستر دریا پایدار می مانند. در صورتی که این شرایط بر اثر عواملی چون تغییرات عمق آب(عامل فشار)، تغییرات آب و هوایی و زمین گرمایی(عامل دما) و یا دخالت های بشر دستخوش تغییر شود، ممکن است منجر به عدم پایداری هیدرات ها شود. پدیده ناشی از این ناپایداری و آزاد شدن گاز را، تجزیه هیدرات‌ها می نامند. این تغییر فاز، مشخصات مقاومتی و ترموهیدرودینامیکی خاک بستر دریا را دستخوش تغییر می‌گرداند و می تواند موجب خسارات در حین استحصال گاز از این‌گونه رسوبات شود. نسبت های وزنی- حجمی، سختی الاستیک، چسبندگی، مقاومت، نفوذپذیری، دما، ظرفیت گرمایی و ضریب هدایت گرمایی شماری از این مشخصات هستند. از بین رفتن قسمتی از بخش جامد و تولید گاز و آب اضافی ناشی از تجزیه هیدرات‌ها، شرایط خاک غیر اشباع را به وجود می آورد. بررسی های عددی و آزمایشگاهی بسیاری در سال های اخیر با هدف شناخت و نحوه اثرگذاری این پدیده صورت گرفت. هرچند، به علت کمبود نتایج برجا و دشواری استحصال نمونه های طبیعی، پراکندگی نتایج قابل توجه است و اتفاق نظر بر یک مدل رفتاری وجود ندارد. در این تحقیق، تأثیرات حضور هیدرات‌ها به نظریه محیط متخلل غیر اشباع در نرم افزار ?-Stock الحاق گردید و مدل های عددی، با هدف ارزیابی پارامترهای جدید بر پاسخ مکانیکی بستر ایجاد شد. در این مدل ها، اثرگذاری دما و مکش لحاظ و رفتار خاک الاستیک غیر‌خطی(هیپربولیک) فرض شد. همچنین از میان روش های موجود، روش کاهش فشار به منظور ناپایداری هیدرات‌ها استفاده گردید.
- Abstract
- In the last two decades, gas hydrates have been under oceanic and marine investigations for many reasons and the potential for future energy source is the most important one. These crystal solid compounds are stable under specific pressure and temperature conditions. These conditions could be pushed out of stability state by some factors such as water depth changes, climate and geothermal changes, and human activities which result in hydrate dissociation and release of trapped gas. This phase transition would alter strength and thermodynamic characteristics that could lead to geohazards such as excessive ground settlement, submarine landslide or wellbore collapse during gas extractions. Over the last few years, many numerical simulations have been developed to predict deformations and productivity of hydrate bearing sediments .However, lack of in-situ data during dissociation leads to uncertainties about an appropriate constitutive model for these sediments. Since hydrate dissociation generates excess gas and water, the unsaturated porous media theory is applicable. In this study, the effects of gas hydrates was integrated to unsaturated porous media theory in Theta-Stock code and a non-linear elastic(hyperbolic) soil model was used to analyze the response of hydrate-bearing sediments in the seabed. The depressurizing method is also employed to push gas hydrates out of the stability state.
