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科研动态
科研进展
海域天然气水合物力学行为表征与预测取得重要进展
来源:海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室     通讯员:林琦     2021-11-09 16:06:27
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储层力学性质是天然气水合物钻完井及开采相关的地质灾害控制(如井壁失稳、底层出砂、海底滑坡、地层沉降等)的基础。经过近20年的发展,国内外在天然气水合物沉积物力学性质分析及评价方面取得巨大进展,力学行为分析手段也不断丰度。但受制样条件和对现场认识的限制,室内实验模拟结果很难与工程实际储层变形行为对应起来,其中关键的因素是:室内研究没有考虑实际地层水合物的分布特征,难以反映存在泥质夹层、低水合物饱和度夹层的特殊的地质结构特征。

针对上述问题,研究人员提出了水合物纵向层状非均质分布样品的制备方法,利用三轴剪切实验获得了不同的水合物纵向非均质分布条件下沉积物的变形行为,将其与水合物均质分布条件下的沉积物变形行为进行对比分析,获得了水合物饱和度互层、互层厚度等因素对地层宏观破坏强度、弹性模量、内聚力以及内摩擦角的等影响,阐明了水合物层状分布条件下沉积物剪切破坏机制。结果表明,低饱和度互层的存在使沉积物整体强度及刚度降低,储层更易发生塑性破坏。分析认为,产生上述现象的原因是:天然气水合物的分布模式通过影响沉积物颗粒的胶结特性及相对运动影响沉积物破坏过程,在高、低水合物互层界面处的泥砂颗粒产生力矩不平衡翻转。

研究成果以“Influences of hydrate layered distribution patterns on triaxial shearing characteristics of hydrate-bearing sediments(水合物互层分布模式对沉积物建设破坏行为的影响)”为题发表在工程地质领域TOP期刊Engineering Geology(工程地质)发表,论文第一作者为海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室(以下简称“功能实验室”)李彦龙副研究员,通讯作者为功能实验室主任吴能友研究员和中国石油大学(华东)廖华林教授,相关成果由来自功能实验室、自然资源部天然气水合物重点实验室、中国石油大学(华东)和加拿大阿尔伯塔大学的团队共同完成。


图1 沉积物中水合物层状分布特性

图2 层状水合物沉积物破坏机制

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