互层水合物沉积物力学行为数值分析及其在试采工程的启示
编号:2910
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更新:2023-04-25 20:33:44
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摘要
海洋天然气水合物作为一种有前途的替代能源被广泛接受,而水合物沉积物(HBS)的岩土力学响应对于天然气水合物的安全开发至关重要。沉积物中水合物空间分布类型多样,胶结程度不同,其分布格局显著影响HBS的破坏行为,但其影响机制尚不清楚。数值模拟对于揭示这种力学非常重要。在本文中,使用改进的摩尔库伦模型(Mohr-Coulomb)进行了一系列数值模拟,以分析当水合物层状分布在其宿主沉积物中时 HBS 的变形机制。考虑到水合物垂向分布的非均质性,将水合物在垂向的层状分布简化为互层试样。互层HBS试样由三层组成:水合物饱和度相对较低的中间层;以及水合物饱和度较高的上、下层。设计了具有不同水合物饱和度、降压幅度和层厚比的互层样品来分析它们的力学行为。结果表明,在不同水合物饱和度和不同层厚比的互层样品中,塑性屈服区首先出现在水合物饱和度较低的层;破坏机制主要由低饱和度水合物层的强度决定。此外,HBS的剪切破坏行为受相邻水合物层的饱和度差异控制。相邻层水合物饱和度差异越小,样品更容易发生剪切破坏。在层厚比样品中,随着低水合物饱和层厚度的增加,HBS 从脆性破坏转变为延性破坏。在不同的降压幅度下,较大的压缩和剪切屈服区主要集中在上层。该研究为控制天然气开发过程中的弱化机制提供了理论框架,可为储层的表征、减压方案的选择、分解区的监测提供一定的力学参照。
关键词
天然气水合物;互层水合物沉积物;水合物饱和度; 强度弱化机制;降压幅度
稿件作者
陈明涛
河海大学 青岛海洋地质研究所
李彦龙
青岛海洋地质研究所
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