考虑甲烷溶解的天然气水合物分解超孔隙水压力

发布时间：2022-07-03 13:23

　　天然气水合物的分解会生成大量气体和水,在土层渗透性较差的情况下,大量气体无法及时溢出,压力不易传导到外部,使土层的超孔隙水压力迅速增大,有效应力降低,同时水合物分解后其自身与沉积物的胶结作用大幅减小,导致沉积物强度降低,发生大规模变形或失稳,进而引发海底失稳等灾害。基于热力学基本理论,建立了考虑水合物分解产生的甲烷气体部分溶解的超孔隙水压力模型,并对其影响因素进行讨论,最后针对南海工况研究水合物分解对海床稳定性的影响。结果表明,水合物分解产生的超孔隙水压力随着水合物分解先迅速增大后缓慢增长最后趋于稳定;初始饱和度、塑性指数、水深、沉积物埋深、内摩擦角等是影响水合物分解产生的超孔隙水压力的关键影响因素;影响海床稳定性的关键不利因素是超孔隙水压力聚积而非土体强度弱化;生成的甲烷气体二次溶解使超孔隙水压力减小,一定程度上缓解了斜坡的滑动。 

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【文章目录】：
1 考虑甲烷溶解的超孔隙水压力模型
    1.1 水合物的稳定带及相平衡曲线
        1.1.1 水合物稳定带
        1.1.2 水合物相平衡线
        1.1.3 沉积物中压力与温度的关系
    1.2 甲烷的溶解度
    1.3 甲烷气体部分溶解
2 水合物分解产生的超孔隙水压力
    2.1 水合物分解导致的土体体积膨胀
    2.2 水合物分解引起的超孔隙水压力
    2.3 南海北部工况实例分析
    2.4 参数分析
3 海床稳定性有限元分析
    3.1 模型方案
    3.2 模型参数选取
    3.3 结果分析
        3.3.1 水合物分解程度对塑性区及滑动面的影响
        3.3.2 超孔隙水压力对斜坡稳定性的影响
4 结论


【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑超孔压影响的海底能源土斜坡稳定性数值模拟和评价[J]. 李天赐,孔亮,赵新波,袁庆盟,林星宇.  科学技术与工程. 2019(05)
[2]天然气水合物研究现状和前景分析[J]. 佟乐,杨双春,王璐,王丽利,荣继光.  辽宁石油化工大学学报. 2017(02)
[3]天然气水合物分解超孔隙压力研究[J]. 张炜,李新仲,李清平,曹静.  西南石油大学学报(自然科学版). 2015(04)
[4]南海水合物黏土沉积物力学特性试验模拟研究[J]. 石要红,张旭辉,鲁晓兵,王淑云,王爱兰.  力学学报. 2015(03)
[5]海域天然气水合物稳定带厚度与其影响因素的半定量研究[J]. 徐浩,雷新华,李鹏飞,张新,符峻.  现代地质. 2013(06)
[6]天然气水合物分解对海底斜坡稳定性影响研究进展[J]. 赵洪鹏,亓发庆,王玮,胡光海,徐国强.  海岸工程. 2011(03)
[7]南海北部陆坡水合物分解引起海底不稳定性的定量分析[J]. 刘锋,吴时国,孙运宝.  地球物理学报. 2010(04)



本文编号：3654934