石油学报

作者：骆汀汀, 张宸毅, 杨维好, 孙翔, 宋永臣

单位：1. 中国矿业大学深地工程智能建造与健康运维全国重点实验室 江苏徐州 221116;2. 中国科学院武汉岩土力学研究所 湖 北武汉 430071;3. 大连理工大学海洋能源利用与节能教育部重点实验室 辽宁大连 116024

关键词：天然气水合物,粉质沉积物,水饱和状态,三轴剪切试验,强度,变形特性,黏聚力

基金：骆汀汀,男,1992年11月生,2020年获大连理工大学博士学位,现为中国矿业大学副教授、硕士生导师,主要从事含天然气水合物沉积物力学特性研究。Email:kdltt@cumt.edu.cn

摘要： 为开发中国南海粉质储层中丰富的天然气水合物能源,对水饱和状态下含天然气水合物粉质沉积物进行力学特性研究。根据南海水合物岩心粒径曲线人工配制了粉质沉积物,并基于“先生成—再饱和—后固结”方法制备了水饱和状态下含天然气水合物粉质沉积物,并在较低有效围压条件下开展了一系列三轴排水剪切试验。研究结果表明:①较低有效围压下粉质沉积物破坏强度随水合物饱和度增加呈现近似线性增长,水饱和状态下含相同饱和度水合物沉积物的破坏强度明显低于气饱和状态下其强度;②饱和度为40 % 的天然气水合物使粉质沉积物黏聚力增长了约4倍,内摩擦角则增长了约5.2°;③当有效围压增大时,纯粉质沉积物体应变持续减小,含水合物粉质沉积物体应变则先增后减;粉质沉积物体应变均随水合物饱和度增大而减小,而其体应变差值则逐渐缩小;④水合物胶结作用会降低沉积物初始固结程度,而沉积物剪切变形特性主要受到初始固结程度、水合物胶结作用和有效应力因素综合影响。因此,水合物饱和度降低导致的黏聚力降低、二次固结和剪切变形可能是中国南海天然气水合物开采诱发粉质储层变形的重要原因。

来源：2024年第6期

《石油学报》期刊编辑部

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