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深海底におけるメタンハイドレート堆積層の生産時安定性および生産効率の評価

深海海底甲烷水合物矿床生产稳定性和生产效率评价

基本信息

批准号：
09J10261
负责人：
米田純
金额：
$ 0.9万
依托单位：
Yamaguchi University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J10261/
关键词：
メタンハイドレート三軸試験構成式有限要素法深海底変形

项目摘要

MHの生産に用いられる予定の減圧法は,海底地盤に井戸を掘削し,減圧することでMHを分解することでメタンガスを回収する.この間地盤内には減圧に対応した有効応力の増加が考えられ,海底地盤が変形することが予想される.そこで,MHの力学的な特性を系統だって調べるために、砂中にMHを生成し、異なる土の密度、MH飽和率、温度、背圧に対して一連の圧縮試験を行った。力学的に最も重要な結果として、MHが土の隙間を埋める割合を表すMH飽和率が高いほど、圧縮強度は高くなることが明らかとなった。さらに、変形中の画像取得可能な平面ひずみ型模型実験装置を開発し、MHの生産を想定した減圧法による分解実験を実施した。取得した写真を用いて画像解析を行い、減圧法適用時の土の変形を定性、定量的に評価することに世界で初めて成功した。次に、実験から明らかとなったMHを含む土のMH飽和率依存性を表現可能な応力ひずみモデルを構築し,開発した土-水-熱-ガス連成FEMシミュレータに組み込んだ。その結果,MH濃集層の内部は井戸からの減圧によって徐々に全体に減圧域が広がりMHが分解する様子と地盤の変形が確認された。さらに、急速に減圧した場合では、有効応力の増加とMHの分解による強度の低下によって減圧源付近で不等沈下が生じ、せん断変形が進行することで一部に破壊が生じる可能性が示唆された。しかしながら、減圧速度をコントロールすることで、初期のせん断変形は抑えられ、最終的には海底面全域において有効応力が増加し、地盤としては安定化することでMHが回収できることが明らかとなった。・社会にもたらす効果や応用例本研究の成果によって、MHの開発中に生じる地盤の変形挙動を予測することが可能となった。これにより、安全で安定的なMH生産が可能となる。さらに、本研究成果は論文および,研究発表会に投稿し,高い評価を得ることができた.

The pressure reduction method used in MH production is to reduce the pressure of the well in the subsea site. The pressure reduction in this area is due to the increase in pressure, and the submarine area is due to the increase in pressure. The mechanical properties of MH are systematically adjusted,MH formation in sand, density of different soils, MH saturation, temperature, back pressure, and pressure reduction tests. The most important result of mechanics is that MH has a high saturation ratio and a high compression strength. In this paper, the image of the shape can be obtained from the plane, the model is developed, and the pressure reduction method of MH production is implemented. When the method of reducing pressure is applied, the shape of the soil is qualitatively and quantitatively evaluated. In addition, the soil-water-heat combination of FEM and the saturation rate dependence of MH on soil can be realized by the following methods: As a result, the internal pressure reduction of MH concentration layer is confirmed by the overall pressure reduction region. In the case of rapid pressure reduction, there is an increase in force, a decrease in strength, a decrease in pressure source, an unequal decrease in pressure, and a partial breakdown in pressure. The pressure drop velocity increases, the initial pressure drop decreases, and the final pressure drop decreases over the entire seabed area. The results of this study were used to predict the changes in the development of MH. It is possible to produce MH safely and stably. The results of this research are published in the journal of the Chinese Academy of Sciences.