一种天然气水合物地层井壁稳定性能评价的装置及方法和应用

摘要

本发明旨在提供一种天然气水合物地层井壁稳定性能评价的装置及方法和应用，模拟钻井过程中水合物地层井壁稳定性能变化的室内模拟装置及方法。通过本发明，可模拟实际地层温压环境，研究钻井液、温压变化等因素对水合物地层内部微观结构及力学性能变化情况，对了解水合物地层特性，开展井壁稳定性能评价具有重要意义，为水合物地层安全钻井及开发生产提供基础和支撑。本发明所述力学性能变化采用针入式强度测试模块进行测定，可有效反应不同时刻水合物地层力学性能的变化情况；本发明所述微观结构特征由层析扫描技术测定，可有效描述钻井过程中内部微观结构的变化情况。

说明书

技术领域

本发明属于天然气领域，具体涉及一种天然气水合物地层井壁稳定性能评价的装置及方法和应用。

背景技术

天然气水合物(以下简称水合物)即可燃冰，是天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状结晶物质。天然气水合物地层(以下简称水合物地层)一般为未固结和半固结的砂岩或泥质砂岩地层。在钻井过程中，由于温度和压力的变化将导致水合物的分解，使地层岩石失去胶结和骨架支撑作用，引起井壁坍塌；分解产生的水增加了地层含水量，降低了地层岩石强度，使地层更易于失稳，造成卡钻、井漏等复杂情况。因此，如何模拟钻进过程中水合物地层内部微观结构及力学特性的变化，获取影响水合物地层井壁稳定的影响因素及其规律，对水合物地层的安全钻进具有重要的意义。

近年来，国内外多位学者开展了天然气水合物地层相关性能的研究工作。中国专利CN210071521U、中国专利CN210071522U和中国专利CN110441153A都公布了一种天然气水合物三轴试验装置；但上述装置无法测定与流体耦合后力学性能的变化。中国专利CN209875149U提供了一种模拟天然气水合物地层孔壁破坏的实验装置，可测定砂粒的流动状态。中国专利CN110361420A则公布了一种天然气水合物声学和电学特性参数的测试装置。国外美国地质调查局、日本长崎大学都研制了水合物原位合成和三轴力学测试一体的实验系统，国内中国石油大学(华东)也组建了类似的系统。目前已有研究(宁伏龙,天然气水合物地层井壁稳定性研究[D],中国地质大学,2005；徐加放,邱正松,深水钻井液研究与评价模拟装置[J],海洋石油,2010,30(3):88-92)研制了天然气水合物渗流开采综合模拟装置，开展钻井液侵入后地层温度、压力及电学性质的变化，但无法测定水合物形成或分解过程中微观结构的变化情况。因此，目前尚未有可有效评价钻进过程中天然气水合物地层内部微观结构变化及其力学响应的装置和方法。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种模拟钻井过程中水合物地层井壁稳定性能评价的装置及方法，该装置采用模块化设计思路，各模块之间互相独立，通过层析成像及力学性能变化表征地层失稳情况，尤其是研究钻井过程中与钻井液耦合条件下，水合物地层内部微观结构及力学性能变化情况，为今后天然气水合物地层钻井及开发生产提供基础和支撑。

本发明的目的之一在于提供一种水合物地层井壁稳定性能评价的装置，包括模拟反应模块、气体注入模块、温压测试模块、针入强度测试模块、层析扫描模块、任选的钻井液循环模块，所述的反应模块放置在层析扫描模块的测试平台上，由液压管线与钻井液循环模块连接，所述的反应模块内部设置有温压测试模块，所述的气体注入模块通过高压管线与反应模块连接，所述的针入强度测试模块的探针置于反应模块内。

具体地，

所述的反应模块包括反应釜和恒温系统；

所述的反应釜包括顶盖、釜体，所述的顶盖与釜体采用法兰或螺纹连接，顶盖上设置有压力传感器、温度传感器；所述的反应釜为不锈钢材质；所述的反应釜釜体内径为25～300mm，优选为50～150mm；釜体长度为100～300mm，优选为150～200mm；釜体壁厚为3～15mm，优选为5～10mm；所述的反应釜顶盖厚度为15～20mm，优选为18～20mm；

所述的反应釜釜体分为存储循环钻井液和储气的空间、存储多孔介质和地层水的空间，所述存储循环钻井液和储气空间的上部设置钻井液循环模块的钻井液出口，存储循环钻井液和储气空间的另一侧下部设置钻井液循环模块的钻井液入口；

所述反应釜为进行水合物生成和分解反应的主体，也作为针入强度测试模块和温压测试模块的母体；反应釜顶盖均匀分布有若干个压力传感器、若干个个温度传感器和若干个个针入强度测试模块；

所述的恒温系统包括由连接管依次连接的温控装置、阀门、温度传感器、恒温箱，其中，所述的温控装置为风冷式压缩机或电加热装置；所述的恒温系统温度为-30～120℃，优选为-10～90℃；所述温控装置根据实验所需温度自动调节，制冷时可采用风冷式全封闭压缩机组制冷，所用流体介质可为水、盐水溶液或酒精，加热时可采用电加热；所述温度传感器用于测定流动管汇内流体介质的温度；所述恒温箱包裹于反应釜外，为反应釜提供实验所需恒温环境；

所述的钻井液循环模块包括由连接管依次连接的钻井液储液罐、柱塞泵、压力调节阀、阀门、温度传感器，由液压管线与反应釜连接；所述的钻井液储液罐中设置有温度调节装置，具有自动冷却/加热功能，可实现实际钻井条件下温度的精确控制；所述柱塞泵为钻井液循环模块的动力系统，持续以恒定流量泵出钻井液，实现钻井液循环；所述压力调节阀可模拟实现实际钻井条件下工作压力；所述温度传感器用于对流动钻井液温度的检测。

上述天然气水合物地层井壁稳定性能评价的装置还包括数据采集及控制模块，所述的数据采集及控制模块通过电路与气体注入模块、温压测试模块、针入强度测试模块连接。

具体地，

所述的气体注入模块包括由连接管依次连接的储气瓶、缓冲罐、阀门、压力调节泵、气体流量计、压力传感器；其中，所述的气体流量计用于计量气体流量，可以根据实验需要选自孔板式、涡街式、涡轮式、超声波式中的一种；所述气体注入模块中的气体可以根据实验需要注入气体，优选选自天然气、二氧化碳、氮气中的一种，更优选为天然气；所述缓冲罐为气体压力缓冲装置，为压力调节泵提供所需气体；所述压力调节泵为实验所需压力的调节装置，将气体增压至所需实验压力；所述压力传感器用于测定注入管汇内压力；

所述的针入强度测试模块主要用于水合物地层针入强度的测定，针入强度测试模块包括由液压管依次连接的储液罐、柱塞泵、压力传感器、阀门、针入强度计、泄压阀门、液压管，其中，所述针入强度测试模块的储液罐中流体介质选自液压油，例如优选GB 7631.2-2003中L-HM、L-HV液压油，所述柱塞泵以恒流量持续稳定供液，且所述针入强度测试模块通过高精度柱塞泵蹦出流体介质体积来控制探针贯入量，柱塞泵流量控制精度为0.01～0.03ml/min，流体输送能力为0.02～80ml/min，工作压力为3～40MPa；所述的针入强度测试模块包括至少2组针入强度计，所述的针入强度计可用于不同时期天然气水合物地层强度的测定以监测其变化情况，针入强度计包括壳体、后盖、内活塞、探针，其中，所述的壳体以螺纹与反应釜的顶盖连接，所述的后盖以螺纹连接方式与壳体连接，所述的内活塞将壳体分为液压流体介质空间和探针行程空间，所述的探针安装在内活塞上；所述压力传感器用于测定高精度柱塞泵工作期间管汇中的压力变化情况；所述泄压阀门用于针入强度测试模块中液压的释放；

所述的温压测试模块用于测定反应釜内部存储循环钻井液和储气的空间、以及存储多孔介质和地层水的空间的温度和压力，温压测试模块包括至少2组的温度传感器和压力传感器，一组用于测定存储循环钻井液和储气的空间的温度和压力情况，一组用于测定存储多孔介质和地层水的空间的温度和压力情况；其中，所述温压测试模块的压力传感器精度为0.1％～0.3％，测试量程为0.05～50MPa；所述温压测试模块的温度传感器精度为±0.1℃，测试量程为-20～100℃；

所述的层析扫描模块可清晰、准确、直观无损地观察和描述天然气水合物密度、孔隙度分布、密度变化、内部裂缝发育、空洞、孔隙及填充物等构造特征，可对天然气水合物在钻进及生产过程的不同时刻开展内部结构特征描述，追踪、对比钻井液侵入、温压变化等外部因素对天然气水合物地层内部微观结构的影响。所述层析扫描模块主要由高精度工业CT组成，实验时将反应釜放置于高精度工业CT测试平台上并固定好位置；设定好扫描参数后，将容器固定于扫描床上进行原始岩样扫描；扫描全部完成后，在主控台进行CT图像计算机处理，获取理想的图像效果；重构制成CT图像二维照片和三维照片，进行观察对比分析；所述高精度工业CT最大分辨率＜1μm，测试样品直径为300mm，长度为400mm，测试样品重量最大为20kg；

所述数据采集及控制模块可实时采集上述各种温度传感器、压力传感器、气体流量等数据，控制高精度柱塞泵、冷却/加温装置等的启动、停止、流量等，各模块工作流程显示在控制界面上，可实时监测各种参数，操作灵活方便。

本发明的目的之二在于提供一种采用上述装置评价水合物地层井壁稳定性能的方法，包括合成水合物地层及其性能评价、模拟钻井液循环中的水合物地层及其性能评价。

具体地，

所述的合成水合物地层及其性能评价包括以下步骤：

步骤1-1将反应釜体内部填充多孔介质，注入地层水，开启温控装置；

步骤1-2打开气体注入模块的阀门，向反应釜内注入储气，并调节釜体中储气空间的压力；

步骤1-3开始反应，通过温压测试模块记录反应过程中的温度和压力；

步骤1-4采用层析扫描模块对反应后得到的水合物进行快速扫描并分析；

步骤1-5采用针入强度测试模块对合成的水合物强度进行测试。

优选地，

所述的多孔介质选自砂粒、陶粒中的至少一种，优选不同粒径的砂粒、陶粒中的至少一种，例如粒径范围为10

所述的储气选自天然气、二氧化碳、氮气中的一种，优选选自天然气；

所述步骤1-3中的反应温度为-20～100℃，反应时间为0～240h，反应压力为0～40MPa，优选地，反应温度为2～60℃，反应时间为1～48h，反应压力为2～30MPa。

具体地，

所述的模拟钻井液循环中的水合物底层及其性能评价包括以上所述步骤1-1～步骤1-3，或者包括所述步骤1-1～步骤1-5，并包括在其之后的以下步骤：

步骤2-1开启钻井液循环模块的温度调节装置，设置实验温度；

步骤2-2向反应釜中的存储循环钻井液注入钻井液，并建立钻井液循环，设定压力及循环时间；

步骤2-3采用层析扫描模块对钻井液耦合条件下的水合物进行快速扫描并分析；

步骤2-4采用针入强度测试模块对钻井液耦合条件下的水合物强度进行测试。

优选地，

所述步骤2-1前需关闭储气模块，将反应釜储气空间泄压；

所述步骤2-1中的实验温度为-10～80℃，优选为0～60℃；

所述步骤2-2中的压力为0～60MPa，优选为6～40MPa；

所述步骤2-2中的循环时间为0～480h，优选为2～240h。

本发明的目的之三在于提供一种上述水合物地层井壁稳定性能评价的装置或者上述评价水合物地层井壁稳定性能的方法的应用，用于检测水合物地层井壁稳定性能评价。

优选地，

所述的应用可以用于测定水合物内部结构和力学性能的变化；

所述的应用可以用于测定不同钻井液温度对水合物内部结构和力学性能的变化；

所述的应用可以用于测定不同钻井液循环压力对水合物内部结构和力学性能的变化。

本发明提供了一种模拟钻井过程中水合物地层井壁稳定性能变化的室内模拟装置及方法。通过本发明的水合物地层井壁稳定性能评价的装置和方法，可模拟实际地层温压环境，研究钻井液、温压变化等因素对天然气水合物地层内部微观结构及力学性能变化情况，对了解天然气水合物地层特性，开展井壁稳定性能评价具有重要意义，为天然气水合物地层安全钻井及开发生产提供基础和支撑。

附图说明

图1为本发明所述天然气水合物地层井壁稳定模拟装置示意图；

图2为针入式强度计示意图；

图3为实施例1的步骤(6)天然气水合物形成过程中温度和压力的变化曲线，用于分析反应过程中天然气水合物的形成过程；

图4为实施例1中步骤(7)得到的天然气水合物的CT微观结构照片，图4中可以清楚地看出天然气水合物层的内部结构，图中a为天然气水合物，b为孔隙，c为砂粒；

图5为实施例1中步骤(8)测得的天然气水合物抗压强度曲线，图5中显示，针入强度为10mm的抗压强度为63.3MPa；

图6为实施例2中步骤(4)得到的循环3小时后天然气水合物的CT微观结构照片，由图6中可以看出天然气水合物逐渐消失，孔隙部分扩大；

图7为实施例2中步骤(5)测得的循环3小时后天然气水合物抗压强度曲线，图7中显示，针入强度为10mm的抗压强度为55.1MPa；

图8为实施例2中循环6小时后天然气水合物的CT微观结构照片，由图8中可以看出天然气水合物所占面积继续缩小，孔隙部分继续扩大；

图9为实施例2中循环6小时后天然气水合物抗压强度曲线，图9中显示，针入强度为10mm的抗压强度为46MPa。

附图标记：

1 反应釜

7 高精度工业CT

11 冷却/加热装置

12 第一阀门

13 第一温度传感器

14 恒温箱

21 钻井液储液罐

22 第一柱塞泵

23 第一压力调节阀

24 第二阀门

25 第二温度传感器

31 天然气储气瓶

32 缓冲罐

33 第三阀门

34 第二压力调节泵

35 气体流量计

36 第四阀门

37 第一压力传感器

38 第五阀门

41 储液罐

42 第二柱塞泵

43 第二压力传感器

44～48 第六～十阀门

49～52 第一～四针入强度计

53 第三压力传感器

54 第四压力传感器

55 第一温度传感器

56 第二温度传感器

57 第十一泄压阀门

61 后盖

62 壳体

63 内活塞

64 探针

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明的进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域技术人员根据本发明内容对本发明做出的一些非本质的改进和调整仍属本发明的保护范围。

本发明所述的一种水合物地层井壁稳定性能评价的装置：

如图1所示，一种水合物地层井壁稳定性能评价的装置，包括反应釜及恒温模块、钻井液循环模块、天然气注入模块、温压测试模块、层析扫描模块、针入强度测试模块、数据采集及控制模块。

反应釜釜体规格内径80mm、长度160mm、釜体壁厚10mm。釜体由上至下1/4处有一分界线，将釜体分为上①和下②两部分。上①部分主要为循环钻井液和天然气的空间；下②部分用于填充模拟天然气水合物地层的多孔介质及地层水，并在其中生成天然气水合物。所述多孔介质可为粒径为10

反应釜顶盖厚度18mm，以承载针入强度测试过程中所产生的力。

所述反应釜工作压力30MPa。

所述恒温系统提供温度范围-10℃～90℃，控温精度±0.05℃。恒温系统以水浴为主要手段，由冷却/加温装置11、第一阀门12、第一温度传感器13、恒温箱14及附属管汇依次相连组成。所述冷却/加温装置11可根据实验所需温度自动调节；所述制冷装置采用帕尔贴电制冷方式制冷，所述加热装置采用电加热。所述阀门12用于控制恒温流体介质的流动状态。所述温度传感器13用于测定流动管汇内流体介质的温度。所述恒温箱14包裹于反应釜1外，为反应釜1提供实验所需恒温环境。

所述钻井液循环模块可模拟钻井过程中的钻井液流动状态，模拟实际地层温压条件下钻井液与水合物地层相互作用的过程。该模块主要由钻井液储液罐21、柱塞泵22、第一压力调节阀23、第二阀门24、第二温度传感器25及附属液压管汇依次相连组成。所述钻井液储液罐21容积为5000ml，具有自动冷却/加热功能，可实现实际钻井条件下温度状态的精确控制。所述柱塞泵22流量控制精度0.1ml/s，最大流量10ml/s，最大工作压力30MPa。所述第一压力调节阀23可模拟实现实际钻井条件下工作压力，压力控制精度±1.0Pa。所述第二阀门24用于钻井液流动的控制。所述温度传感器用于对流动钻井液温度的检测。所述钻井液流动管汇入口位于反应釜1空间的下部①，出口位于①空间上部，其出口和入口位于反应釜两侧，以实现整个反应釜①空间内钻井液的整体流动。

所述天然气注入模块主要用于反应釜内高压天然气的注入及释放。由天然气储气瓶31、缓冲罐32、第三阀门33、第二压力调节泵34、气体流量计35、第四阀门36、第一压力传感器37、第五放气阀门38及高压管汇依次连接构成。所述天然气储气瓶为天然气的存储装置，也可根据实验需要存储二氧化碳、氮气等其他气体；所述缓冲罐为天然气压力缓冲装置，为压力调节泵提供所需气体；所述压力调节泵为实验所需压力的调节装置，将气体增压至所需实验压力；所述气体流量计采用超声波式气体流量计，精度1.5％m.v.。所述压力传感器用于测定注入管汇内压力。所述第五放气阀门38用于实验结束或根据实验需要释放反应釜1内的气体。释放的天然气应导出室外或回收，以免产生危害。

所述针入强度测试模块主要用于天然气水合物地层针入强度的测定，进而可推算出地层单轴抗压强度、抗拉强度等力学参数，用于井壁稳定性能评价与分析。所述模块主要由储液罐41、高精度柱塞泵42、第二压力传感器43、顺序的第六～十阀门44-48、顺序的第一～四针入强度计49-52、第十一第十一泄压阀门57及附属液压管汇连接组成。所述储液罐41容积1000ml，储存流体介质为去离子水或其它具有极低压缩比的流体。所述高精度柱塞泵42可恒流量持续稳定供液，且所述模块通过高精度柱塞泵泵出流体介质体积控制探针贯入量；所述高精度柱塞泵流量控制精度0.002ml/min，流体输送能力0.02～80ml/min，最大工作压力45MPa。所述第二压力传感器43用于测定高精度柱塞泵工作期间管汇中的压力变化情况。所述阀门44-48用于控制不同针入强度计的工作，如打开第六阀门44和第七阀门45，关闭第八阀门46、第九阀门47和第十阀门48，可令第一针入强度计49单独工作。所述针入强度计由后盖61、壳体62、内活塞63和探针64组成；所述后盖61以螺纹连接方式与壳体62连接，并与液压管汇连接，引导流体介质进入壳体62；所述壳体62以螺纹连接于反应釜1顶盖，内置内活塞63将壳体分为上下两部分，上部分为液压流体介质，下部分为探针行程空间，在液压作用下，内活塞63下行，并带动安装于内活塞63上的探针64下行贯入水合物，壳体内径15mm，外径20mm，高度25mm，硬质合金钢材质。所述探针直径1.2mm，长度50mm，硬质合金钢材质。所述顺序的第一～四针入强度计49-52可用于不同时期天然气水合物地层强度的测定以监测其变化情况。所述第十一泄压阀门57用于针入强度测试模块中液压的释放。所述针入强度值可由压力传感器记录最大值乘以面积系数获得；所述面积系数为壳体内径面积与探针横截面积之比。

所述温压测试模块用于测定反应釜1内部水合物地层②及上部循环空间①的温度及压力。主要由第三温度传感器55和第四温度传感器56、第三压力传感器53和第四压力传感器54组成；其中第三温度传感器55和第四压力传感器54用于测定天然气水合物内部的温度和压力情况；第四温度传感器56和第三压力传感器53用于测定上部循环空间的温度和压力情况；所述压力传感器精度0.05％F.S，测试量程0.05～50MPa；所述压力传感器精度±0.1℃，测试量程-20℃～100℃。

所述层析扫描模块主要由高精度工业CT组成，实验时将反应釜1放置于高精度工业CT测试平台上并固定好位置；设定好扫描参数后，将容器固定于扫描床上进行原始岩样扫描；扫描全部完成后，在主控台进行CT图像计算机处理，获取理想的图像效果；重构制成CT图像二维照片和三维照片，进行观察对比分析。所述高精度工业CT最大分辨率＜1μm，测试样品直径300mm，长度400mm，测试样品重量最大20kg。

采用上述装置评价水合物地层井壁稳定性能的方法

实施例1

合成天然气水合物地层及其性能评价，具体操作方法包括以下步骤：

(1)检查反应釜1及各模块气密性，为实验做好准备；

(2)在反应釜1釜体内部空间②填入填充多孔介质至分界线，并在多孔介质内注入配制的地层水至空气全部排出；

(3)打开第一阀门12，开启冷却/加温装置11，将反应釜1温度调节至实验所需温度2℃；

(4)打开天然气储气瓶31、第三阀门33、第四阀门36，开启第二压力调节泵34，打开第五放压阀门38，向反应釜1上部空间①中注入天然气至内部空气全部排出；

(5)待(4)完成后，关闭第五放压阀门38，调节第二压力调节泵34，将釜体上部空间①增压至实验所需压力9MPa；

(6)反应釜1空间②天然气水合物逐渐形成，在此过程中通过第三温度传感器55和第四温度传感器56、第三压力传感器53和第四压力传感器54记录反应过程中的温度和压力变化，以便后续分析；

(7)采用高精度工业CT对形成的天然气水合物进行快速扫描，获取内部结构的二维和三维微观结构，分析其空洞、孔隙及填充物等空间分布特征，如图4中所示；

(8)开启高精度柱塞泵42，第六～七阀门44和45，关闭第八～十阀门46、47、48和泄压阀门57，采用针入强度计49对合成的天然气水合物强度进行测试可得合成的天然气水合物抗压强度为63.3MPa；

(9)测试完毕后，关闭开启高精度柱塞泵42，打开泄压阀门57，将管汇内压力泄掉后，关闭第六～七阀门44和45，关闭泄压阀门57。

实施例2

模拟钻井液循环中的天然气水合物地层及其性能评价，具体操作方法可以包括在实施例1的步骤结束后继续以下步骤：

(1)关闭天然气储气瓶31、第三阀门33、第四阀门36、压力调节泵，打开第五放压阀门38，将反应釜1上部空间①泄压至6MPa；

(2)开启钻井液储液罐21中的温度调节装置，将钻井液温度调整至实验设定温度2℃；

(3)开启柱塞泵22、第二阀门24，将反应釜1上部空间①注入钻井液，待天然气全部排出后，关闭第五阀门38，钻井液建立循环；调整压力调节阀23至6MPa以模拟实际钻进过程中的压力情况；

(4)循环3小时后，采用高精度工业CT 7对形成的天然气水合物进行快速扫描，获取内部结构的二维和三维微观结构，获取与钻井液耦合条件下天然气水合物内部微观结构的变化情况，从图6中可见部分天然气水合物已经消失，孔隙部分扩大；

(5)开启高精度柱塞泵42，第六阀门44和第八阀门46，关闭第七阀门45、第九阀门47、第十阀门48和泄压阀门57，采用针入强度计50对钻井液耦合条件下的天然气水合物强度进行测试，可得测试天然气水合物强度为55.1MPa；

(6)测试完毕后，关闭开启高精度柱塞泵42，打开泄压阀门57，将管汇内压力泄掉后，关闭第六阀门44和第八阀门46，关闭泄压阀门57。

(7)采用上述步骤，可测定6小时后天然气水合物内部结构和力学性能的变化。从图8中微观结构来看，天然气水合物所占面积在3小时基础上继续减小，黑色的孔洞部分继续扩大，说明水合物在此时进一步减少，导致地层胶结变弱，强度降低，此时测得天然气水合物抗压强度为46MPa。

通过上述实施例步骤可以清楚地通过层析成像及力学性能变化表征地层失稳情况。以上各实施例仅用以举例说明本发明的技术方案，采用上述实施例中的技术方案还可以测定其他条件下的水合物地层内部情况，例如：采用上述步骤，还可测定循环9小时或更长时间后天然气水合物内部结构和力学性能的变化；采用上述步骤，还可测定不同钻井液温度对天然气水合物内部结构和力学性能的变化；采用上述步骤，还可测定不同钻井液井筒压力对天然气水合物内部结构和力学性能的变化。因此，通过本申请提供地模拟钻井过程中水合物地层井壁稳定性能评价的装置及方法，可以清楚地观察到研究钻井过程中与钻井液耦合条件下，水合物地层内部微观结构及力学性能变化情况，为今后天然气水合物地层钻井及开发生产提供基础和支撑。