عنوان پایان‌نامه
مدلسازی عددی نشست پی سازه های دریایی مستقر بر بستر حاوی هیدرات
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 79360;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 79360;کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 2317;کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 2317
- تاریخ دفاع
- ۲۹ دی ۱۳۹۵
- دانشجو
- عماد نوروزی
- استاد راهنما
- سهیل محمدی توچائی, علی نخعی
- چکیده
- هیدرات متان، ماده ای یخ مانند است که در آن گاز طبیعی داخل ساختار کریستالی قفس مانند مولکول های آب محبوس شده است. هیدرات گازی به عنوان یک جامد، تحت فشار زیاد و دمای کم پایدار هستند و به طور طبیعی در لایه منجمد اعماق زمین و بستر اقیانوس وجود دارند. اخیرا به علت فراوانی گاز متان در بستر اقیانوس و لایه منجمد اعماق زمین، به هیدرات های گازی، علی الخصوص متان هیدرات به عنوان پتانسیل منبع انرژی در قرن بیست و یکم توجه زیادی می شود. با توجه به فراوانی ساخت سکوهای فراساحلی در دهه های اخیر، احداث تجهیزات و سازه های دریایی بر روی بستر هیدرات در آب های عمیق گسترش یافته است.در اثر حفاری در این مخازن، هیدرات تجزیه شده و گاز و آب تولید می شود که این امر سبب کاهش باربری و تشدید نشست بستر می شود. نشست شدید این بستر ها تبدیل به موضوع مهمی در دو دهه اخیر شده است. تجزیه هیدرات ها در طی یک فرآیند گرماگیر موجب تغییر از فاز جامد به آب و گاز می گردد. حتی در رسوبات کاملا اشباع از آب، به علت تغییر در شرایط انتقال سیال و انتقال حرارت و همچنین آزاد شدن آب و گاز در حفرات، تحلیل جریان چند فاز نیاز است. از این رو تئوری محیط متخلخل به عنوان چارچوب بررسی این فرآیند انتخاب شده است. در این تحقیق تلاش شده است تا با ایجاد یک مدل همبسته اجزا محدود چند فاز، با اعمال شرایط ناپایدار کننده از قبیل کاهش فشار و یا افزایش دما در مخزن هیدرات، به بررسی تغییر شکل بستر در اثر بارهای وارده و تجزیه هیدرات پرداخته شود. تجزیه هیدرات و تولید شدید گاز متان سبب افزایش ناگهانی حجم مخزن که با خروج گاز از مخزن و افزایش تخلخل محیط، سبب نشست زیاد بستر می گیرد.
- Abstract
- Methane hydrates are ice-like materials with trapped natural gas inside a cage-like crystalline structure of water molecules. Gas hydrates are stable as a solid under high pressure and low temperature conditions. Recently, gas hydrates, especially methane hydrates, are viewed as a potential energy resource for the 21st century since a large amount of methane gas is trapped mainly within ocean sediments and regions of permafrost. Excavation in offshore reservoirs in recent decades has led to dissociation of hydrate and production of water and gas. Extreme subsidence in these layers has been an important issue in the past twenty years. Hydrate dissociation is an endothermic reaction, which changes the solid phase into water and gas. Even in a fully water-saturated sediment, due to changes in heat and fluid transfer and release of water and gas in the reservoir, analysis of multi-phase flow in porous media is required. In this study, a fully coupled multi-phase finite element model is developed along with a methodology for imposing unstable conditions, such as depressing or heating on a hydrate reservoir to study potential subsidence of hydrate layer. Hydrate dissociation and extreme production of methane gas may lead to sudden increase in volume of reservoir. On the other hand, with extraction of gas from the reservoir and increase of porosity, the seabed may induce a large subsidence. Keywords: finite element method, hydrate dissociation, methane hydrates, porous media
