基于两步折减法的含天然气水合物沉积物海底斜坡稳定性分析

摘要：

对于天然气水合物(以下简称水合物)分解影响下的海底斜坡稳定性问题,过去较多采用强度折减法进行研究,但多数学者由于未考虑初始地应力平衡等问题,因而存在着诸多不足.为此,基于强度折减法,提出了将初始地应力平衡、水合物分解、强度折减统一进行考虑的"两步折减法":首先对海底斜坡中水合物分解的影响效果进行分析,剖析其影响实质,进而构建多因素、多水平正交模拟试验,探究不同因素对海底斜坡稳定性的影响规律;进而基于正交试验结果,分析不同因素水平下安全系数的边际均值和变化规律.研究结果表明:①水合物分解是一个应力释放、位移增加的动态过程,其影响实质是将沿斜坡分布的"应力非均匀性"转换为"位移非均匀性";②多因素下海底斜坡稳定性主控因素为斜坡倾角与海水深度,而分解程度、水合物层厚度、水合物层埋深的影响则相对较小;③水合物层埋深对安全系数的影响受到临界埋深的限制;④安全系数与斜坡倾角正切值的倒数(1/tanβ)呈线性关系;⑤当海底斜坡稳定性较差或水合物开采可能引起海底滑坡时,可考虑"直井+水平井"的联合开采方式,在水合物储层下部区域设置水平井,并将直井设置在远离斜坡的区域.

关键词：强度折减;天然气水合物;海底斜坡;稳定性;安全系数;正交试验;水合物分解;"直井+水平井"联合开采

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资助基金：国家自然科学基金项目"泥质粉砂型深海能源土剪切—渗流耦合特性及其本构模拟与应用研究";"土的应力方向依赖性的宏细观关联与本构模拟研究"

在线出版日期：2021-12-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：141-153