石油学报

作者：王辉, 周子钰, 周博, 薛世峰, 林英松

单位：1. 中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院 山东青岛 266580;2. 新疆大学资源与环境科学学院 新疆乌鲁木齐 830046;3. 中国石油大学(华东)石油工程学院 山东青岛 266580

关键词：水合物沉积物,抗滚动作用,离散单元法,三轴压缩试验,宏微观力学特性

基金：王辉,男,1995年6月生,2018年获山东科技大学学士学位,现为中国石油大学(华东)硕士研究生,主要从事水合物沉积物宏/微观力学性质的研究。Email:upc_wanghui@163.com

摘要： 因其清洁无污染且储量巨大，天然水合物被认为是21世纪重要的战略资源。为有效考虑水合物沉积物中由于不规则的颗粒形状对宏观响应产生的影响，在离散元数值模拟中引入抗滚动线性接触模型，对抗滚动系数为0、0.2、0.4、0.6、0.8以及不同饱和度（10%、20%、30%、40%）的水合物沉积物数值试样进行了20组常规三轴压缩试验，探究了抗滚动作用对水合物沉积物的宏观力学特性的影响及微观作用机理。研究结果表明：抗滚动作用可以有效提高水合物沉积物的宏观强度和剪胀程度，但是抗滚动作用对于强度和剪胀的促进作用并不会无限增大，而是存在一个临界值，大于临界值之后，抗滚动作用对宏观力学特性的影响越来越小。这是由水合物沉积物内部微观结构的演化决定的：抗滚动系数的增大，虽然配位数降低，孔隙率有所增加，但颗粒的平均接触力将会随之增大，内部形成贯穿试样的强力链，从而使沉积物体系更加稳定，而当抗滚动系数增大至特定值时，平均接触力、配位数以及孔隙率受到抗滚动作用的影响逐渐减小，从而使水合物沉积物的宏观力学特性受到抗滚动作用的影响也会越来越小。

来源：2020年第7期

《石油学报》期刊编辑部

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