天然气水合物沉积物不排水剪切特性的离散元模拟

作者：周世琛,郇筱林,陈宇琪,周博,薛世峰,公彬

摘要：天然气水合物资源广泛分布于深海浅层沉积物中,具有储量大、能量密度高、燃烧清洁等优点,是一种极具开发前景的环保能源,深入研究天然气水合物沉积物的力学特性是实现天然气水合物资源安全开采的重要前提。利用常体积方法对天然气水合物沉积物的不排水剪切特性进行了离散元模拟,并依据物理实验结果对数值模拟结果进行了标定,最后对剪切过程中的细观力学机制进行了分析。研究结果表明,离散元模拟能够有效地反映水合物沉积物试样和砂土试样在不排水条件下的宏观力学特性;在剪切过程中,水合物沉积物试样和砂土试样的平均配位数先减小后增加直至达到相对稳定值,而由于水合物的胶结作用,前者配位数的变化幅度较大;接触力链网络初始以环状力链为主,接着以柱状强力链为主,最后以屈曲力链为主;组构异性的演化规律与外部载荷关系密切,接触法向和法向接触力的组构异性的主方向平行于外部荷载方向,而且法向接触力的数值比切向接触力的数值高一个数量级。

发文机构：中国石油大学（华东）储运与建筑工程学院 山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地 长崎大学工学部地盘环境研究室

关键词：天然气水合物沉积物不排水条件宏观力学行为离散元细观力学机制natural gas hydrate bearing sedimentsundrained conditionmacromechanical propertiesdiscrete element methodmesomechanical mechanism

分类号： TE133[石油与天然气工程—油气勘探]