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Fluid-solid coupling model for studying wellbore instability in drilling of gas hydrate bearing sediments 被引量:3
1
作者 程远方 李令东 +1 位作者 S. MAHMOOD 崔青 《Applied Mathematics and Mechanics(English Edition)》 SCIE EI 2013年第11期1421-1432,共12页
As the oil or gas exploration and development activities in deep and ultra- deep waters become more and more, encountering gas hydrate bearing sediments (HBS) is almost inevitable. The variation in temperature and p... As the oil or gas exploration and development activities in deep and ultra- deep waters become more and more, encountering gas hydrate bearing sediments (HBS) is almost inevitable. The variation in temperature and pressure can destabilize gas hydrate in nearby formation around the borehole, which may reduce the strength of the formation and result in wellbore instability. A non-isothermal, transient, two-phase, and fluid-solid coupling mathematical model is proposed to simulate the complex stability performance of a wellbore drilled in HBS. In the model, the phase transition of hydrate dissociation, the heat exchange between drilling fluid and formation, the change of mechanical and petrophysical properties, the gas-water two-phase seepage, and its interaction with rock deformation are considered. A finite element simulator is developed, and the impact of drilling mud on wellbore instability in HBS is simulated. Results indicate that the re- duction in pressure and the increase in temperature of the drilling fluid can accelerate hydrate decomposition and lead to mechanical properties getting worse tremendously. The cohesion decreases by 25% when the hydrate totally dissociates in HBS. This easily causes the wellbore instability accordingly. In the first two hours after the formation is drilled, the regions of hydrate dissociation and wellbore instability extend quickly. Then, with the soaking time of drilling fluid increasing, the regions enlarge little. Choosing the low temperature drilling fluid and increasing the drilling mud pressure appropriately can benefit the wellbore stability of HBS. The established model turns out to be an efficient tool in numerical studies of the hydrate dissociation behavior and wellbore stability of HBS. 展开更多
关键词 gas hydrate bearing sediment wellbore stability fluid-solid coupling mechanical property drilling fluid
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Mechanical properties of gas hydrate-bearing sediments during hydrate dissociation 被引量:10
2
作者 X.H.Zhang D.S.Luo +2 位作者 X.B.Lu L.L.Liu C.L.Liu 《Acta Mechanica Sinica》 SCIE EI CAS CSCD 2018年第2期266-274,共9页
The changes in the mechanical properties of gas hydrate-bearing sediments(GHBS) induced by gas hydrate(GH) dissociation are essential to the evaluation of GH exploration and stratum instabilities. Previous studies pre... The changes in the mechanical properties of gas hydrate-bearing sediments(GHBS) induced by gas hydrate(GH) dissociation are essential to the evaluation of GH exploration and stratum instabilities. Previous studies present substantial mechanical data and constitutive models for GHBS at a given GH saturation under the non-dissociated condition. In this paper, GHBS was formed by the gas saturated method, GH was dissociated by depressurization until the GH saturation reached different dissociation degrees. The stress–strain curves were measured using triaxial tests at a same pore gas pressure and different confining pressures. The results show that the shear strength decreases progressively by 30%–90% of the initial value with GH dissociation, and the modulus decreases by 50% –75%. Simplified relationships for the modulus, cohesion, and internal friction angle with GH dissociated saturation were presented. 展开更多
关键词 Gas hydrate-bearing sediments DISSOCIATION Mechanical properties Shear strength Triaxial test
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Drucker-Prager Elasto-Plastic Constitutive Model for Methane Hydrate-Bearing Sediment 被引量:2
3
作者 Sun Xiang Guo Xiaoxia +1 位作者 Shao Longtan Li Yanghui 《Transactions of Tianjin University》 EI CAS 2016年第5期441-450,共10页
A constitutive model for methane hydrate-bearing sediment(MHBS)is essential for the analysis of mechanical response of MHBS to the change of hydrate saturation caused by gas extraction. A new elasto-plastic constituti... A constitutive model for methane hydrate-bearing sediment(MHBS)is essential for the analysis of mechanical response of MHBS to the change of hydrate saturation caused by gas extraction. A new elasto-plastic constitutive model is built in order to simulate the mechanical behavior of MHBS in this paper. This model represents more significant mechanical properties of MHBS such as bonding, higher stiffness, softening and stress-strain nonlinear relationship. The bonding behavior can be described by use of a parameter related to mechanical hydrate saturation. Higher stiffness can be modeled by the introduction of hydrate saturation into traditional expression of soil stiffness. Softening can be controlled by a function describing the relationship between cohesion and bonding structure factor. Dilatancy can be estimated by establishing the relationship between the lateral strain and axial strain. Meanwhile, the hypothesis of isotropic expanding is applied to the calculation of the volumetric strain. The stress-strain curves under different hydrate saturation conditions predicted by the proposed model are in good agreement with the test data. All the coefficients can be easily obtained by the triaxial test of MHBS. 展开更多
关键词 CONSTITUTIVE model methane hydrate-bearing sediment yield surface bonding
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基于颗粒重组理论的水合物沉积物温-压耦合热力学模型
4
作者 周瑞 白冰 杨光昌 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1226-1235,共10页
水合物沉积物赋存时的温度和孔隙水压变化对沉积物的力学性质影响明显。基于颗粒重组理论,通过引入温-压耦合系数δ、剪应变和体应变胶结应力衰减方式(λ_(v),λ_(s))和水合物饱和度影响下的剪胀方程d,建立了水合物沉积物温-压耦合热力... 水合物沉积物赋存时的温度和孔隙水压变化对沉积物的力学性质影响明显。基于颗粒重组理论,通过引入温-压耦合系数δ、剪应变和体应变胶结应力衰减方式(λ_(v),λ_(s))和水合物饱和度影响下的剪胀方程d,建立了水合物沉积物温-压耦合热力学模型。利用数值模拟结果同室内试验结果的对比分析,从宏观力学性质变化和微观作用机理两个角度探讨了围压、水合物饱和度和温-压耦合系数对沉积物力学特性的影响。最后,对模型中的刚度系数和体应变衰减参数进行敏感性分析。结果表明:引入温-压耦合系数的水合物沉积物模型能够很好的描述沉积物赋存的温度和水压同其力学特性变化关系。环境温度降低和水压增大增强了微观层面水合物的胶结强度和刚度,宏观表现为峰值强度、应变软化和剪胀性提高。刚度系数γ通过增大沉积物初始刚度使得沉积物表现出更强的峰值强度。体应变衰减参数λ_(v)通过提高胶结应力衰减速率增强沉积物的应变软化特性。 展开更多
关键词 -压耦合系数 颗粒重组理论 热力学模型 水合物沉积物 剪胀方程
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基于OpenGeoSys的天然气水合物降压开采热-水-力耦合分析模型 被引量:2
5
作者 叶智刚 王路君 +1 位作者 朱斌 陈云敏 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期3191-3202,共12页
天然气水合物是突破世界能源瓶颈的重要潜在途径,降压法是目前公认最经济有效的开采方法。降压开采时会引起固相水合物分解、液气产生与运移、热量传递及沉积物骨架变形,表现出温度场、液气渗流场、应力应变场间强烈的热-水-力(T-H-M)... 天然气水合物是突破世界能源瓶颈的重要潜在途径,降压法是目前公认最经济有效的开采方法。降压开采时会引起固相水合物分解、液气产生与运移、热量传递及沉积物骨架变形,表现出温度场、液气渗流场、应力应变场间强烈的热-水-力(T-H-M)耦合响应,易诱发开采井倾斜、储层塌陷等灾变。基于开源有限元平台Open Geo Sys及其已有的饱和土T-H-M耦合模型,通过嵌入水合物动力分解方程表征固相水合物分解为气液相过程,引入水气质量守恒描述液气相变特性;在此基础上采用非线性互补方法(nonlinear complementary problem,简称NCP)结合特殊主变量选取严格框定液气饱和度范围,并将水合物动力分解速率与控制方程源汇项予以关联;构建了开源的水合物开采T-H-M耦合分析模型。通过与室内降压分解试验和大尺度数值模型对比,验证了该模型的适用性和正确性,并探讨了水合物开采过程中孔隙水压缩性对沉积物T-H-M耦合过程的影响。结果表明:本模型求解水合物分解引起的固液气相变与液气相生成或消失等强非线性问题时稳定性好;降压开采过程中水合物由近及远逐渐分解,产生气液逐渐向边界处运移并逐渐达到稳定运移状态,气、液相饱和度渐趋稳定;受气相溶解的影响,气相饱和度发展滞后于液相饱和度;高孔隙压力下孔隙水压缩性对远端孔压与骨架变形影响显著。 展开更多
关键词 水合物沉积物 降压法 分析模型 热水力耦合 OPENGEOSYS
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Three-dimensional DEM investigation of the stress-dilatancy relation of grain-cementing type methane hydrate-bearing sediment
6
作者 An Zhang Mingjing Jiang Wenhao Du 《Petroleum》 CSCD 2021年第4期477-484,共8页
In this study,the Discrete Element Method(DEM)was employed to investigate numerically the effects of hydrate cementation and intermediate principal stress on the stress-dilatancy relation of graincementing type methan... In this study,the Discrete Element Method(DEM)was employed to investigate numerically the effects of hydrate cementation and intermediate principal stress on the stress-dilatancy relation of graincementing type methane hydrate-bearing sediment(MHBS)by conducting a series of conventional and true triaxial tests.A novel 3D thermo-hydro-mechanical-chemical(THMC)contact model for MHBS was employed.The numerical results show that with increasing hydrate saturation and back pressure,or decreasing confining pressure,temperature and salinity,the stress-dilation relation of grain-cementing type MHBS evolves from dilation-dominant to bond-dominant.For the clean sand samples,the relationship between the normalized stress ratio h/Mcr and the dilatancy rate d is close under different intermediate principal stress coefficients.However,for the MHBS samples,this relationship is still affected by the intermediate principal stress coefficient b,due to the effect of hydrate cementation. 展开更多
关键词 Stress-dilatancy CEMENTATION Methane hydrate bearing sediment Discrete element method Intermediate principal stress
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Simulation experiments on gas production from hydrate-bearing sediments
7
作者 GONG JianMing CAO ZhiMin +3 位作者 CHEN JianWen ZHANG Min LI Jin YANG GuiFang 《Science China Earth Sciences》 SCIE EI CAS 2009年第1期22-28,共7页
Experiments were made on 58 sediment samples from four sites (1244, 1245, 1250 and 1251) of ODP204 at five temperature points (25, 35, 45, 55 and 65°C) to simulate methane production from hydrate-bearing sediment... Experiments were made on 58 sediment samples from four sites (1244, 1245, 1250 and 1251) of ODP204 at five temperature points (25, 35, 45, 55 and 65°C) to simulate methane production from hydrate-bearing sediments. Simulation results from site 1244 show that the gas components consist mainly of methane and carbon dioxide, and heavy hydrocarbons more than C2 + cannot be detected. This site also gives results, similar to those from the other three, that the methane production is controlled by experimental temperatures, generally reaching the maximum gas yields per gram sediment or TOC under lower temperatures (25 and 35°C). In other words, the methane amount could be related to the buried depth of sediments, given the close relation between the depth and temperature. Sediments less than 1200 m below seafloor are inferred to still act as a biogenic gas producer to pour methane into the present hydrate zone, while sedimentary layers more than 1200 m below seafloor have become too biogenically exhausted to offer any biogas, but instead they produce thermogenic gas to give additional supply to the hydrate formation in the study area. 展开更多
关键词 GAS production simulation EXPERIMENT hydrate-bearing sedimentS ODP204
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不同温-压条件下含水合物沉积物的损伤本构关系 被引量:10
8
作者 颜荣涛 张炳晖 +3 位作者 杨德欢 李杨 陈星欣 韦昌富 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期4421-4428,共8页
环境温度和孔隙压力对含水合物沉积物的力学特性存在重要影响,深刻揭示温度和孔隙压力对含水合物沉积物力学特性的影响机制并对其进行有效地模拟是含水合物地层稳定性评估的前提。在分析温度和孔隙压力变化对含水合物沉积物的力学特性... 环境温度和孔隙压力对含水合物沉积物的力学特性存在重要影响,深刻揭示温度和孔隙压力对含水合物沉积物力学特性的影响机制并对其进行有效地模拟是含水合物地层稳定性评估的前提。在分析温度和孔隙压力变化对含水合物沉积物的力学特性影响机制的基础上,引入温压条件参数来考虑温度和孔隙压力变化对含水合物沉积物力学特性的影响,建立了考虑温度和孔隙压力影响的损伤本构模型。模型假设含水合物沉积物微元强度服从Weibull分布,采用Drucker-Prager强度准则描述微元强度,建立了损伤因子的演化规律。此外,还提供了一套模型参数的确定方法。通过一系列不同温度压力条件下的含水合物沉积物的三轴压缩试验结果对模型进行校核和验证,结果表明,该模型能很好地模拟含水合物沉积物的应力-应变关系,并且能较好地考虑水合物含量、环境温度和孔隙压力对含水合物沉积物的力学特性的影响。 展开更多
关键词 含水合物沉积物 温度和孔隙压力 温压条件参数 损伤 本构关系
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基于均匀化理论的水合物沉积物修正Duncan-Chang本构模型 被引量:1
9
作者 王辉 周世琛 +2 位作者 陈宇琪 周博 薛世峰 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期3251-3263,共13页
为了精确地描述水合物沉积物在外荷载作用下的变形,首先,基于Mori-Tanaka均匀化理论提出一种水合物沉积物等效弹性参数的有效预测方法;其次,考虑水合物胶结对沉积物侧向应变的影响,采用岩土复合体理论建立水合物沉积物的修正Duncan-Chan... 为了精确地描述水合物沉积物在外荷载作用下的变形,首先,基于Mori-Tanaka均匀化理论提出一种水合物沉积物等效弹性参数的有效预测方法;其次,考虑水合物胶结对沉积物侧向应变的影响,采用岩土复合体理论建立水合物沉积物的修正Duncan-Chang本构模型;最后,探讨模型参数对材料的宏观本构响应的影响,并将模型预测结果与室内三轴试验结果进行对比。研究结果表明:基于Mori-Tanaka均匀化理论的修正Duncan-Chang本构模型不仅能够较好地模拟在低饱和度高围压条件下的应变硬化现象以及在高饱和度低围压条件下的应变软化现象,也能够较好地预测水合物沉积物的侧向变形。水合物沉积物在外荷载作用下的变形主要受到与水合物饱和度和有效围压有关的模型参数的综合影响,模型参数a,b和c分别反映了水合物沉积物的刚度、强度和脆性。而侧向应变的取值主要受到模型参数f,m和n的综合影响,模型参数g的影响并不明显。 展开更多
关键词 水合物沉积物 修正Duncan-Chang本构模型 均匀化理论 等效弹性参数 侧向应变
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考虑温−压耦合影响的水合物沉积物宏细观Duncan-Chang损伤模型
10
作者 王辉 郇筱林 +3 位作者 陈宇琪 周博 薛世峰 林英松 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期1734-1743,共10页
为了反映温−压环境对水合物沉积物力学特性的影响,定义新的温−压状态参数.从温−压环境对沉积物细观结构的作用机制出发,采用三相球模型提出考虑温−压环境对水合物沉积物细观各组分和各组分间接触界面影响的多尺度弹性参数预测模型.基于... 为了反映温−压环境对水合物沉积物力学特性的影响,定义新的温−压状态参数.从温−压环境对沉积物细观结构的作用机制出发,采用三相球模型提出考虑温−压环境对水合物沉积物细观各组分和各组分间接触界面影响的多尺度弹性参数预测模型.基于传统Duncan-Chang模型与统计损伤理论,引入极限损伤值,建立Duncan-Chang统计损伤模型.对比在不同温−压环境条件下水合物沉积物的三轴试验结果与模型预测结果,验证所提模型的有效性和合理性.结果表明:该模型能够考虑水合物饱和度、温−压环境以及沉积物骨架的粒径级配影响,能够较好地模拟水合物沉积物在不同温−压环境下应力−应变全过程. 展开更多
关键词 水合物沉积物 温−压状态参数 DUNCAN-CHANG模型 统计损伤 极限损伤
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压缩加载条件下含水合物沉积物蠕变特性分析
11
作者 李辉 张旭辉 +2 位作者 陆程 谢鹏飞 鲁晓兵 《海洋地质与第四纪地质》 CSCD 北大核心 2023年第6期217-225,共9页
水合物开采可能诱发海底滑坡或其他工程地质灾害。实现水合物商业化开采需要中长期稳定产气,长期荷载下储层的蠕变特性是地层稳定性评价的基础力学参数。利用南海水合物储层粉黏土为试验介质在压缩加载条件下的系列固结排水蠕变测量试... 水合物开采可能诱发海底滑坡或其他工程地质灾害。实现水合物商业化开采需要中长期稳定产气,长期荷载下储层的蠕变特性是地层稳定性评价的基础力学参数。利用南海水合物储层粉黏土为试验介质在压缩加载条件下的系列固结排水蠕变测量试验结果,对粉黏土的蠕变特性进行了分析。结果表明,加载过程中,含水合物沉积物经历瞬时变形、固结变形和蠕变变形3个阶段;随着加载应力和水合物饱和度的提高,蠕变应变不断增加;修正的Singh-Mitchell蠕变模型可以较好预测不同应力水平和水合物饱和度下粉黏土的蠕变特性。 展开更多
关键词 水合物沉积物 蠕变 水合物饱和度 Singh-Mitchell蠕变模型
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可燃冰沉积物制备、分解及力学特性测试装置
12
作者 张玉 罗一博 +2 位作者 李建威 程志良 李大勇 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2023年第4期65-69,共5页
研制了含可燃冰沉积物室内制备、分解及力学特性测试装置。该装置由低温-高压三轴压力室系统、甲烷气体注入-控制系统、甲烷气体监测预警系统与数据采集系统4部分组成,可物理模拟可燃冰赋存的低温、高流体压力和高应力的复杂地质耦合环... 研制了含可燃冰沉积物室内制备、分解及力学特性测试装置。该装置由低温-高压三轴压力室系统、甲烷气体注入-控制系统、甲烷气体监测预警系统与数据采集系统4部分组成,可物理模拟可燃冰赋存的低温、高流体压力和高应力的复杂地质耦合环境,采用原位生成法成功制备胶结型含可燃冰沉积物,并通过可燃冰生成过程中甲烷气体的消耗量完成可燃冰饱和度的精准计算;以黏质粉砂和甲烷为材料制作了含可燃冰沉积物三轴压缩试样和剪切试样,结合升温开采技术实现可燃冰分解,由此开展分解前后含可燃冰沉积物压缩和剪切力学特性测试,验证了仪器的可靠性。该装置实现了含可燃冰沉积物室内制备、分解及压缩、剪切力学特性测试,为科研辅助教学提供了良好的测试平台。 展开更多
关键词 可燃冰 含可燃冰沉积物 可燃冰分解 压缩试验 剪切试验
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三轴剪切条件下胶结型深海能源土应变局部化离散元模拟分析 被引量:3
13
作者 王思远 蒋明镜 +1 位作者 李承超 张旭东 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期3307-3317,3338,共12页
天然气水合物(后简称为“水合物”)开采期间会导致其储层的变形和破坏,继而引发一系列的工程问题。为实现水合物安全有效的开采,需要对其赋存条件下的水合物沉积物(后称为“能源土”)的剪切变形特性进行相应研究。采用温-压-力-化胶结... 天然气水合物(后简称为“水合物”)开采期间会导致其储层的变形和破坏,继而引发一系列的工程问题。为实现水合物安全有效的开采,需要对其赋存条件下的水合物沉积物(后称为“能源土”)的剪切变形特性进行相应研究。采用温-压-力-化胶结接触模型用以考虑水合物的胶结效应和对赋存环境温度压力的敏感性。此外,柔性边界被应用于离散元模拟的三轴剪切试验,用以保证剪切带的充分演化。通过考虑局部变形、孔隙率、平均纯转动率、胶结破坏及组构各项异性等变量研究了剪切带的形成规律及其宏微观机制。结果表明:(1)在三轴剪切试验中所采用的柔性边界在有效模拟深海能源土的应力-应变及体变响应的同时保证了试样的自由变形。(2)剪切带在剪切初期应变硬化阶段已经开始萌发,并在应变软化阶段愈发明显。(3)剪切带内外宏微观参量例如颗粒转动、局部孔隙率变化等均表现出明显差异。(4)水合物胶结的存在对于其宿主砂土具有双重作用,一方面增强了其强度特性,另一方面作为剪切过程中的薄弱环节率先发生破坏促使剪切带的萌发。研究结果对于理解深海能源土变形中的细观演化机制具有参考价值。 展开更多
关键词 能源土 离散元法 应变局部化 宏细观机制
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含甲烷水合物松散沉积物的力学特性 被引量:25
14
作者 李彦龙 刘昌岭 +2 位作者 刘乐乐 陈强 胡高伟 《中国石油大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期105-113,共9页
通过含甲烷水合物松散沉积物三轴测试,首次基于临界状态原理探讨水合物沉积物发生应变软化、硬化破坏形式的机制,重点分析各强度参数变化规律及其对破坏模式的敏感性。结果表明:三轴剪切试验过程中沉积物破坏模式受有效围压、水合物饱... 通过含甲烷水合物松散沉积物三轴测试,首次基于临界状态原理探讨水合物沉积物发生应变软化、硬化破坏形式的机制,重点分析各强度参数变化规律及其对破坏模式的敏感性。结果表明:三轴剪切试验过程中沉积物破坏模式受有效围压、水合物饱和度等因素共同控制;破坏模式对峰值强度、起始屈服强度、起始屈服模量、内聚力、内摩擦角等参数的影响较小;不同破坏模式条件下水合物沉积物切线模量、峰值剪切模量等参数变化规律完全不同,其计算模型须在不同破坏模式框架内分别分析,而不能忽略破坏模式的影响建立笼统的水合物沉积物强度参数计算模型。 展开更多
关键词 松散沉积物 甲烷水合物 三轴试验 应变软化 应变硬化
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基于常规测井方法估算原位水合物储集层力学参数 被引量:29
15
作者 宁伏龙 吴能友 +7 位作者 李实 张可 余义兵 刘力 孙嘉鑫 蒋国盛 孙长宇 陈光进 《石油勘探与开发》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期507-512,共6页
以南海神狐SH7井和阿拉斯加冻土区Mount Elbert井为例,基于常规油气储集层利用测井数据估算地层力学参数的方法,估算海洋区和冻土区水合物储集层力学参数,并与其他研究者的测试或计算结果进行对比。算例分析结果表明:根据常规油气储集... 以南海神狐SH7井和阿拉斯加冻土区Mount Elbert井为例,基于常规油气储集层利用测井数据估算地层力学参数的方法,估算海洋区和冻土区水合物储集层力学参数,并与其他研究者的测试或计算结果进行对比。算例分析结果表明:根据常规油气储集层力学参数与声波波速间的关系式,利用测井结果可以估算海洋区水合物储集层的内聚力、内摩擦角、抗拉强度和抗剪强度,但海洋区水合物储集层泥质含量、冻土区水合物地层内摩擦角、海洋区和冻土区水合物地层杨氏模量及体积模量的估算结果误差较大;建立适用于水合物储集层的力学参数与声波波速或水合物饱和度间的关系式,并通过测井方法获取声波波速或水合物饱和度数据,可以更准确地估算原位水合物储集层力学参数。 展开更多
关键词 天然气水合物 储集层力学参数 测井
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南海神狐海域含水合物层粒度变化及与水合物饱和度的关系 被引量:57
16
作者 陈芳 周洋 +3 位作者 苏新 刘广虎 陆红锋 王金莲 《海洋地质与第四纪地质》 CAS CSCD 北大核心 2011年第5期95-100,共6页
为探讨沉积物粒度与水合物饱和度的关系,对南海神狐海域水合物钻探区2个获取水合物的钻孔岩心沉积物进行了粒度分析及粒度与水合物饱和度对比分析。结果表明,含水合物沉积物具有粉砂含量72%~82%、黏土含量小于30%、砂含量一般小于10%... 为探讨沉积物粒度与水合物饱和度的关系,对南海神狐海域水合物钻探区2个获取水合物的钻孔岩心沉积物进行了粒度分析及粒度与水合物饱和度对比分析。结果表明,含水合物沉积物具有粉砂含量72%~82%、黏土含量小于30%、砂含量一般小于10%的基本特征,其中粉砂中以8~32和32~63μm粒级的中细—粗粉砂占优势;该特征与上下不含水合物层位粒度特征没有明显的差异;含水合物层砂、粗粉砂含量高的层位与水合物饱和度高的层位呈良好的对应关系,粗粒沉积物更有利于孔隙的发育和水合物的形成。 展开更多
关键词 粒度 含水合物层 水合物钻探区 南海
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天然气水合物分解区演化数值分析 被引量:17
17
作者 刘乐乐 鲁晓兵 张旭辉 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期941-951,共11页
为了分析水合物试开采效率与水合物分解区时空演化过程的内在联系,对水合物沉积物中水合物降压—加热分解区演化过程进行了数值分析,获得了水合物分解区的时空演化规律和控制参数,找到了水合物分解效率的制约因素,提出了水合物分解过程... 为了分析水合物试开采效率与水合物分解区时空演化过程的内在联系,对水合物沉积物中水合物降压—加热分解区演化过程进行了数值分析,获得了水合物分解区的时空演化规律和控制参数,找到了水合物分解效率的制约因素,提出了水合物分解过程的解耦分析方法。研究结果表明:水合物降压分解相变阵面和加热分解相变阵面的传播距离均与时间平方根成正比;气体渗流和热传导两者特征时间的比值为水合物分解区演化过程的控制参数;水合物分解区分为降压分解区和加热分解区,降压分解区扩展速度快,最大厚度大于水合物分解区最大厚度的90%,加热分解区扩展速度慢,最大厚度小于水合物分解区最大厚度的3%;水合物分解效率由热传导效应控制,由开采方式决定的传热效率低下是提高水合物分解效率的制约因素;砂土类等渗透性良好的沉积物中,水合物分解过程解耦分析可简化求解流程,提高计算精度。 展开更多
关键词 天然气水合物 水合物沉积物 水合物分解区 降压法 加热法
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考虑赋存模式影响的含水合物沉积物的本构模型研究 被引量:37
18
作者 颜荣涛 梁维云 +1 位作者 韦昌富 吴二林 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期10-18,共9页
水合物含量和水合物赋存模式都会对含水合物沉积物的力学特性产生影响,但目前的本构模型很少考虑水合物赋存模式的影响。在分析水合物赋存模式对含水合物沉积物力学特性影响机制的基础上,提出了采用有效水合物饱和度来描述水合物赋存模... 水合物含量和水合物赋存模式都会对含水合物沉积物的力学特性产生影响,但目前的本构模型很少考虑水合物赋存模式的影响。在分析水合物赋存模式对含水合物沉积物力学特性影响机制的基础上,提出了采用有效水合物饱和度来描述水合物赋存模式对沉积物力学特性的影响。基于前人建立的含水合物沉积物的统计损伤本构模型,假设含水合物沉积物微元强度服从Weibull分布,采用Drucker-Prager强度准则描述微元强度,建立了考虑水合物赋存模式影响的含水合物沉积物的统计损伤本构模型。该模型修正了水合物含量和试验围压对弹性模型的影响关系式,并且建立了模型参数m和F_0与水合物饱和度s_h和试验围压σ_3之间的关系。通过与试验数据的对比,说明该模型能很好地模拟含水合物沉积物的应力-应变关系,反映水合物含量和水合物赋存模式对含水合物沉积物的刚度、强度、应变软化等力学特性的影响规律。 展开更多
关键词 含水合物沉积物 赋存模式 损伤 本构模型
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考虑损伤的含天然气水合物沉积物本构模型 被引量:34
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作者 吴二林 魏厚振 +1 位作者 颜荣涛 韦昌富 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第A01期3045-3050,共6页
对含天然气水合物沉积物施加荷载后,其内部固体颗粒间将会发生错动、滑移及滚动,当荷载较小时,沉积物表现为弹性变形;随着荷载的增大,内部将出现塑性流动,水合物晶体重新定向,此时沉积物表现为塑性变形;随着荷载的进一步增大,最终导致... 对含天然气水合物沉积物施加荷载后,其内部固体颗粒间将会发生错动、滑移及滚动,当荷载较小时,沉积物表现为弹性变形;随着荷载的增大,内部将出现塑性流动,水合物晶体重新定向,此时沉积物表现为塑性变形;随着荷载的进一步增大,最终导致沉积物发生破坏,这一过程可以看作是沉积物内部损伤产生和逐渐发展的过程。从复合材料的细观力学机制出发研究含水合物沉积物的材料特性,得到等效弹性常数与水合物含量之间的关系;同时基于损伤力学理论,推导出损伤变量的表达式,建立考虑损伤的含天然气水合物沉积物的本构模型。通过比较不同水合物含量下的计算结果与试验结果,结果表明,所建模型能较好地反映含天然气水合物沉积物的应力–应变关系,验证了模型的可行性。 展开更多
关键词 天然气地质学 含天然气水合物沉积物 细观力学 损伤 本构模型
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一个深海能源土弹塑性本构模型 被引量:13
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作者 蒋明镜 刘俊 +1 位作者 周卫 奚邦禄 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期1153-1158,共6页
天然气水合物赋存在低温高压环境中,会在土颗粒间形成胶结从而增大深海能源土抗剪强度。基于损伤力学理论,将结构性砂土本构模型推广应用于深海能源土分析中,模拟计算了三轴固结排水剪切试验,再根据应力-应变曲线关系定量反演初始屈服... 天然气水合物赋存在低温高压环境中,会在土颗粒间形成胶结从而增大深海能源土抗剪强度。基于损伤力学理论,将结构性砂土本构模型推广应用于深海能源土分析中,模拟计算了三轴固结排水剪切试验,再根据应力-应变曲线关系定量反演初始屈服系数与水合物饱和度之间的函数关系,并修正了原有的结构性砂土破损规律,建立了深海能源土弹塑性本构模型。另外,根据该模型模拟了另外一组深海能源土三轴剪切试验和等向固结压缩试验。计算结果表明:新建立的深海能源土本构模型可以有效模拟深海能源土剪切强度随水合物饱和度之间的增长关系;随着水合物饱和度的增加,三轴压缩试验中深海能源土峰值强度及割线模量(E_(50))逐渐增加,等向固结压缩试验中屈服强度增加,与试验结果有较好的一致性,表明了该模型的合理性。 展开更多
关键词 深海能源土 本构模型 水合物饱和度
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