天然气水合物降压开采中海床沉降特征及其影响因素

为计算天然气水合物降压开采过程中的海床沉降量,考虑水合物分解、气水两相渗流、多孔介质导热和传质传热、沉积物变形等多物理场耦合作用,采用Duncan-Chang模型描述水合物层的变形破坏特征,建立天然气水合物降压开采过程中的渗流场-温度场-变形场三场耦合模型,并基于有限元法进行求解。研究结果表明：在地温梯度影响下,降压开采时水合物层下部的水合物分解速率较快,其分解范围大于上部的分解范围;水合物分解前缘处的垂向有效应力随分解后力学参数的改变发生突变;水合物降压开采时的海床沉降主要由水合物分解导致的水合物层切线弹性模量、强度以及孔隙压力降低诱发,地层最大沉降位于开采井附近水合物层与上覆地层的界面处,而海床面处的沉降最大值位于开采井处。海床沉降与井底压力、水合物层渗透率、初始切线弹性模量、水合物层厚度等因素有关;井底压力越小、水合物层厚度越大,海床沉降量越大;水合物层渗透率越高,地层孔隙压力耗散越快,海床沉降越明显;水合物层初始切线弹性模量越大,海床沉降量越小。