含天然气水合物沉积介质力学本构关系及数值模拟研究现状

摘要

天然气水合物是一种储量巨大的潜在能源,主要蕴藏在海域或陆地冻土带的多孔介质中.研究含天然气水合物沉积介质的力学性质是评价含水合物沉积介质稳定性以及水合物开采安全的基础.本文系统总结了含水合物沉积介质力学本构模型和力学数值模拟研究现状,指出邓肯–张模型和临界状态模型的适用范围及局限性,认为建立参数物理意义明确且能相对全面地描述含水合物沉积介质力学性质的力学本构方程还有很多挑战.针对含水合物沉积介质力学性质研究,开展多物理场耦合数值模拟研究是主要的研究手段.目前,TOUGH+HYDRATE和FLAC3D的耦合以及颗粒流(PFC)应用较多,考虑水合物在地层的实际分解过程,应该对沉积介质力学性质在水合物连续分解过程中的变化规律及与其他物理场的耦合作用进行深入研究.