自然界中的水合物一般產(chǎn)出于深水海底淺層未固結(jié)成巖的松散沉積物中和陸域凍土區(qū)巖石裂隙或孔隙中。水合物的分解會(huì)導(dǎo)致地層膠結(jié)強(qiáng)度、孔隙度、地質(zhì)結(jié)構(gòu)等發(fā)生變化,從而引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害,嚴(yán)重威脅水合物資源的安全開采。本文在大量調(diào)研文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,結(jié)合已有的天然氣水合物制樣、三軸力學(xué)測試研究現(xiàn)狀和本構(gòu)模型研究進(jìn)展,系統(tǒng)分析影響含水合物沉積物的力學(xué)特性的主要因素和本構(gòu)模型的發(fā)展趨勢,梳理了獲得的共識(shí)和存在的問題,提出了下一步研究方向,從而為下一步含水合物沉積物力學(xué)強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)、本構(gòu)模型開發(fā)以及儲(chǔ)層穩(wěn)定性研究等提供參考。 

【文章來源】：新能源進(jìn)展. 2019,7(01)

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

混合制樣法示意圖

閃碩?躉?妓?銜锍粱?鍤匝??⒔?辛巳??壓縮實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)不同的制樣方法得到試樣的強(qiáng)度隨水合物飽和度變化影響并不完全一致。由于目前沒有統(tǒng)一的制樣方法和標(biāo)準(zhǔn)，不同的研究者采用的實(shí)驗(yàn)方法各有差異，但總體而言可以分為兩類，也即混合制樣法和原位合成法。混合制樣法首先制備純水合物，并將其制成粉末狀，然后與沉積物混合（圖1）。該方法可以很好地控制水合物飽和度，保證水合物在沉積物中均勻分布，且操作簡單，可提高三軸試驗(yàn)的制樣效率[5]。圖1混合制樣法示意圖Fig.1Schematicdiagramofmixedsamplemethod圖2水合物原位生成系統(tǒng)Fig.2Hydrateinsituformationsystem

；Gsat為剪切模量；Gdry為干固體骨架的剪切模量�？紫赌Ｊ街校衔锉徽J(rèn)為是孔隙流體的一部分，僅改變流體的彈性模量；對(duì)于骨架模式，水合物被認(rèn)為是巖石骨架的一部分，產(chǎn)生了兩個(gè)效應(yīng)，一個(gè)是使孔隙度減小，另一個(gè)是改變了骨架的體積模量和剪切模量；對(duì)于膠結(jié)模式，一方面在孔隙度降低方面等同于骨架模式，另一方面，巖石骨架的體積模量和剪切模量也需修正。有研究表明，當(dāng)水合物飽和度為25%~40%時(shí)，孔隙填充模式很可能轉(zhuǎn)化為膠結(jié)模式[39-40]。UCHIDA分析了水合物分解對(duì)含水合物沉積物試樣的力學(xué)影響過程[41]，如圖6所示，當(dāng)水合物顆粒對(duì)試樣成承載作用時(shí)，軸向應(yīng)力會(huì)使沉積物顆粒與水合物顆粒發(fā)生擠壓，此時(shí)試樣的主應(yīng)力差會(huì)呈現(xiàn)增強(qiáng)狀態(tài)，當(dāng)水合物分解后，沉積物顆粒失穩(wěn)，主應(yīng)力差出現(xiàn)短暫的下降趨勢，待沉積物顆粒重新擠壓排列后，主應(yīng)力差重新上升，并呈現(xiàn)新的應(yīng)力應(yīng)變模式。圖6水合物分解對(duì)沉積物的力學(xué)影響過程示意圖[41]Fig.6Schematicdiagramofthemechanicalinfluenceofhydratedecompositiononsediments當(dāng)水合物飽和度較高時(shí)，水合物可能在沉積物的某些部位充當(dāng)了骨架結(jié)構(gòu)。當(dāng)降壓操作開始后，試樣的孔隙壓強(qiáng)降低，引發(fā)試樣內(nèi)部的水合物分解，當(dāng)承當(dāng)骨架的那部分沉積物被破壞和分解時(shí)，試樣的受力變化和體積變化都會(huì)受到較大的影響。相反，當(dāng)水合物飽和度較低時(shí)，大部分的水合物在沉積物顆粒的孔隙中，極少的水合物對(duì)沉積物有膠結(jié)作用，所以當(dāng)水合物分解后，沉積物體積和受力都不會(huì)發(fā)生特別顯著的變化。但是，水合物對(duì)沉積物顆粒的膠結(jié)作用一旦被破壞，沉積物顆粒的束縛就會(huì)顯著降低，所以即使水合物飽和度較低時(shí)，降壓也會(huì)引發(fā)沉積物的應(yīng)力減弱。3.2變形實(shí)驗(yàn)進(jìn)展HYODO等[32]實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在水合物分解過程中，

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3213437