文献类型：期刊文章

作　　者：袁益龙[1,2] 许天福[1,2] 辛欣[1,2] 夏盈莉[1,2] 李冰[2,3]

Yuan Yilong;Xu Tianfu;Xin Xin;Xia Yingli;Li Bing(Key Laboratory of Groundwater Resources and Environment,Minisry of Education,Jilin University,Changchun 130021,China;College of New Energy and Environment,Jilin Universiry,Changchun 130021,China;College of Consruction Engineering,Jilin University,Changchun 130026,China)

机构地区：[1]吉林大学地下水资源与环境教育部重点实验室,长春130021 [2]吉林大学新能源与环境学院,长春130021 [3]吉林大学建设工程学院,长春130026

出　　处：《力学学报》

基　　金：国家重点研发计划(2017YFC0307304);吉林大学博士研究生交叉学科科研资助计划(10183201841)资助。

年　　份：2020

卷　　号：52

期　　号：2

起止页码：544-555

语　　种：中文

收录情况：BDHX、BDHX2017、CSCD、CSCD2019_2020、EI、IC、JST、MR、RCCSE、SCOPUS、ZGKJHX、ZMATH、核心刊

摘　　要：降压开采天然气水合物使其分解会导致储层孔隙度、渗透率、孔隙压力和岩层骨架有效应力发生改变,同时降低沉积物的胶结程度,使地层的抗剪强度和承载能力降低,从而引起井壁失稳、海底滑坡、海底面沉降等工程问题.为此,在地下多相非等温数值模拟软件TOUGH+Hydrate框架内,基于扩展的三维Biot固结理论,考虑水合物分解相变、传热(T)、流动(H)、岩土体变形(M)等过程及其相互耦合作用,建立了新的水合物开采传热-流动-力学(THM)耦合数学模型,并开发有限元程序对其进行数值求解.以中国南海神狐海域GMGS1航次SH2站位水合物储层条件为研究对象,构建了垂直井降压开采THM耦合地层井壁稳定性分析模型,预测了水合物开采过程中储层温-压-力场和水合物分解区的演化规律,揭示了地层优势出砂区域和海底面沉降趋势.结果表明:储层降压导致地层有效应力增大,进而引起井周地层发生沉降,且地层的沉降主要发生在降压开采前期,最大沉降位置位于井壁周围,向储层内部延伸地层沉降量快速减小;水合物分解导致井周地层力学强度降低,加剧了储层的沉降;井筒降压造成射孔段井壁应力集中最为明显,从而造成井壁破坏的潜在风险,这些区域正是水合物开采出砂防治的关键区域.

关 键 词：天然气水合物 降压开采 传热-流动-力学耦合  地层沉降 井壁稳定

分 类 号：TB12]