海洋天然气水合物储层蠕变行为的主控因素与研究展望

• Published in: Hăiyang dĭzhĭ yu dĭsĭjĭ dĭzhĭ Vol. 41; no. 5; pp. 3 - 11
• Main Authors: WU Nengyou, LI, Yanlong, LIU, Lele, WAN Yizhao, ZHANG Zhengcai, CHEN, Mingtao
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: Beijing Marine Geology and Quaternary Geology 01.01.2021; 自然资源部天然气水合物重点实验室,中国地质调查局青岛海洋地质研究所,青岛266237; 青岛海洋科学与技术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,青岛266237%青岛海洋科学与技术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,青岛266237%自然资源部天然气水合物重点实验室,中国地质调查局青岛海洋地质研究所,青岛266237; 青岛海洋科学与技术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,青岛266237; 河海大学海洋学院,南京210024
• Subjects: Behavior; Constitutive models; Detection; Dissociation; Engineering; Exploitation; Failure modes; Gas hydrates; Gas production; Geological hazards; Geology; Heat exchange; Heat transfer; Hydrates; Mathematical models; Mechanical properties; Natural gas; Natural gas industry; Oil and gas production; Permafrost; Phase transitions; Science; Sediments; Seepage; Shear strength; Shear tests; Soil dynamics; Soil mechanics; Strata; South China Sea; United States > US; Texas; China; 天然气水合物;储层;蠕变机理;水合物开采;力学响应
• ISSN: 0256-1492
• DOI: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2021092201

蠕变是指沉积物在特定应力状态下变形与时间的关系，属于沉积物的固有力学属性。厘清海洋天然气水合物开采过程中储层蠕变的主控因素及其控制机理，对量化评价潜在工程地质风险的发生和演变规律具有重要意义。本文将在综述海洋天然气水合物储层破坏特征的基础上，梳理海洋天然气水合物储层蠕变特征及主控因素，厘清关键科学问题；结合最新研究成果，阐述天然气水合物储层蠕变特征多尺度表征与探测技术体系的基本内涵，简要探讨该领域的未来研究方向。初步分析认为，海洋天然气水合物开采过程中储层蠕变行为是水合物本身及其分解产出过程中的应力、温度、渗流等动态因素综合作用的结果，现有蠕变本构模型无法完全反映上述相变-传热-渗流-应力多场多相多组分耦合过程。为建立适合南海北部水合物储层的蠕变本构，进而为后续开采工程安全设计提供理论支撑，建议从天然气水合物储层的力学性能弱化特征及蠕变各阶段的时效参数两方面入手，从分子尺度、纳微尺度、岩心尺度、中试尺度、矿藏尺度5个层面，建立天然气水合物储层蠕变行为的跨尺度研究方法体系；以南海实际储层样品为研究对象，剖析天然气水合物开采过程中储层蠕变行为的主控因素。