天然气水合物开采的土力学问题:现状与挑战

摘要：

有效确定含天然气水合物(以下简称水合物)沉积物的工程力学特性并厘清其随水合物分解过程的变化规律,是实现水合物安全、高效开采的前提和保证.为此,围绕水合物开采过程所涉及的关键土力学问题,从物理力学特性的关键测试技术、沉积物的力学特性、含水合物沉积物的物理力学模型、水合物开采过程土力学多场耦合数值模拟等方面,分析和评述了国内外最新相关研究现状、存在的缺陷与不足,进而探讨了上述研究方向未来的发展趋势.结论 认为,尽管经过20多年来的发展,有关水合物开采的理论、方法和技术均取得了显著的进展,但从岩土力学的角度来看,目前仍然面临着以下挑战:①大尺度含水合物沉积物试样的人工制备;②含水合物沉积物微细观组构的精细探测与定量表征;③组构变化对含水合物沉积物力学特性的影响机理与规律;④开采扰动下,流沙发生的条件及对储层稳定性的影响机制;⑤开采扰动下,多相多组分含水合物储层的多过程耦合问题;⑥水合物分解/生成条件下,含水合物沉积物的本构响应;⑦有关水合物开采过程数学模型的适定性问题;⑧高效稳定的水合物开采过程数值模型的全耦合解法.

关键词：天然气水合物、沉积物、土力学、力学特性、发展趋势、测试技术、理论模型、数值模拟

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资助基金：国家自然科学基金重点项目“中国南海典型深海土的介质重构、组构表征与工程力学特性”;国家自然科学基金重点项目“深海水合物开采中能源土灾变机理与控制理论”;广西自然科学基金面上项目“含天然气水合物砂土试验室制样技术及力学特性”

在线出版日期：2020-10-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共17页

页码：116-132