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科研动态
科研进展
我国首套天然气水合物侧向蠕变模拟装置投入使用
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     2021-11-26 09:40:57
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日前,由海洋试点国家实验室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”)自主研发的天然气水合物侧向蠕变模拟装置实验系统已经完成验收并投入使用,标志着功能实验室在模拟海洋天然气水合物开采工程地质灾害发生机理及演变规律方面迈出了关键一步。该设备为国内第一套用于测试含水合物沉积物侧向蠕变的专用设备,可模拟井筒存在和裂隙存在时的储层蠕变行为,有助于破解水合物试采过程中遇到的蠕变问题。

该大型设备首次将旁压和扁铲测试技术引入天然气水合物蠕变研究领域。扁铲测试技术是利用气压/液压使扁铲侧面的圆形钢膜向外扩张,测得土体在水平向不同位移时的反力大小的力学测试技术,其侧向变形与地层水力割缝变形方向一致,能够很好地模拟实际天然气水合物储层水力割缝外围的径向蠕变规律。旁压测试技术则是在膨胀囊体体积变化下测试土体变形和受力,其测试的是整个柱体周围土体的变形,该变形状态与实际开采井筒所受的应力状态方向一致,能够很好地模拟实际天然气水合物开采井井周地层的径向蠕变行为。旁压和扁铲测试手段和方法的引入,将是对水合物储层传统力学响应测试方法的有益补充,后续有望在含水合物沉积物蠕变力学行为研究方面取得突破性认识,为海域天然气水合物产业化地质-工程一体化调控方案的制定提供理论支撑。

据悉,海洋天然气水合物储层埋藏浅、固结弱,开采过程中储层易发生蠕滑变形,进而导致地层失稳、滑坡等工程地质灾害,严重制约天然气水合物的安全开发。瞄准水合物储层存在井筒和水力裂缝时的蠕变行为,天然气水合物侧向蠕变模拟装置将再现储层蠕变过程,相关研究成果将对评价储层蠕滑失稳规律并制定合理的开发方案提供关键的支撑。


模拟开采井眼与储改裂缝工况下的蠕变测试示意图

A侧向蠕变测试装置示意图,B侧向蠕变测试装置实物图

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