水合物注热开采影响下海底斜坡动态稳定性评价

摘要

注热开采会破坏水合物储层的温压平衡，引发水合物分解、储层孔隙压力激增，进而可能诱发海底斜坡沿水合物层发生失稳滑动甚至大规模海底滑坡，因此研究开采影响下水合物储层的动态响应和海底斜坡实时稳定性十分重要。首先推导了一种考虑热-水-化（THC）耦合作用的实时超孔压求解格式，建立水合物饱和度与超孔压之间的内在关系；进一步，基于无限坡极限平衡理论，发展水合物注热开采下海底斜坡动态稳定性的简化评价方法，并开发相应的数值模拟及计算程序。利用该方法对中国南海北部陆坡第二次水合物试采区开展了深入分析，探究了注热开采过程中海底斜坡的温度剖面、水合物饱和度剖面和动态稳定性安全系数等演变特征，并提出了合理化的开采建议。研究成果为深刻认识水合物分解引起的海底斜坡失稳破坏机理、实现水合物的安全可持续开发和海洋地质灾害风险的科学评估提供了重要依据。