基于测斜仪的天然气水合物开采海底变形监测

根据Okada线弹性理论,提出并建立海域天然气水合物开采的海底变形场模型,对开采产生的海底变形场进行正演模拟,并采用模拟退火方法,对合成观测数据进行模型参数反演。结果表明,利用测斜仪监测能够得到水合物开采区域准确的倾角、方位角和体积等信息。不同噪声水平下的测试结果表明,所采用的模型参数反演方法具有良好的抗噪性。另外,结合2017年中国南海神狐海域水合物开采试验,分析测斜仪监测在实际应用中的可行性,表明"产能递减型"开采方案在海底稳定性方面具有一定的优势。

海底滑坡海啸的颗粒流耦合模型

海底滑坡的运动可能引发海啸,破坏离岸设施,威胁海岸带安全。国内外关于海底滑坡引发海啸的研究方兴未艾。采用Mih颗粒流模型控制具弱黏聚力的砂土滑坡运动,利用两相流模型计算岩土体-水体相互作用及RNG湍流模型控制水体运动,构建了基于颗粒流模型的海底滑坡海啸全耦合数值分析方法。通过简单水槽水下滑坡案例进行了海底滑坡海啸全过程研究。数值分析再现了变形滑体的不均一运动、密度分异流动、水滑机制和以波谷为典型特征的涌浪波等典型海底滑坡及海啸现象,这表明数值模型具有有效性。许多海域(包括中国南海北部)都存在弱黏聚力和无黏聚力的水下滑坡,该数值方法值得推广和进一步研究完善。

海域天然气水合物开发的地球物理监测

作为极具潜力的未来清洁能源,海域天然气水合物开发难度大、环境保护要求高,需要大范围地对水合物储层进行动态监控。然而,虽然在国外的天然气水合物试开发时,曾尝试对储层进行监测,但主要是局限于开发井周边小范围监测。对天然气水合物藏的大规模监测,目前国内外都还没有建立起相关的技术系统,即使有关的研究都还很少。在未来的几年内,我国以及日本、韩国、印度等将在海域开展天然气水合物的长期试开发,在开发过程中对储层的大规模监测必不可少。本文从水合物藏的岩石物理特征出发,讨论了沉积物中水合物的饱和度和孔隙赋存状态对其声学和电学性质的影响规律,比较了基于水合物的地震和电磁性质的多种地球物理勘探手段应用于海域水合物藏大规模监测的可行性和利弊。针对我国南海天然气水合物生产试验和未来商业开发的储层监测需求,为实现对大区域水合物储层和海底变形的定量监测,我们设计的水合物试采过程监测系统由井中地球物理参量监控、三维全光纤4分量海底时移地震和海底多功能监测站三部分构成。该方案大量利用油气行业现有成熟技术,并对其进行优化设计,可实施性强,能够较全面地收集海域水合物开采过程中储层相关的基础数据,从而可为后续技术优化、水合物资源评价、海底环境保护、工程灾害预防等方面提供科学依据。

Deformation characteristics and constitutive model of seafloor massive sulfides

Deformation characteristics and constitutive model of seafloor massive sulfide(SMS)were selected as the research object.Uniaxial/triaxial compression test were carried out on the mineral samples,and the deformation characteristics of specimens under various conditions were studied.According to characteristics of the mineral,a new three stages constitutive equation was proposed.The conclusions are as follows:The axial strain,peak strain and maximum strength of seafloor massive sulfide increase with the confining pressure.The elastic modulus of the metal sulfide samples is decreased sharply with the increase of confining pressure.According to characteristics of seafloor massive sulfide,the constitutive equation is divided into three parts,the comparison between theoretical curves and experimental data shows that both of them are in good agreement,which also proves the correctness of the constitutive equation for uniaxial compression.