利用三轴压缩实验室实验测试天然气水合物沉积物的水-热-化-地质力学耦合模型
数值分析
2017-08-21 v2 动力系统
地球物理
摘要
天然气水合物被视为工业规模产气的潜在资源。水合物对含水合物沉积物的强度和刚度有贡献。在产气过程中，沉积物的地质力学稳定性受损。由于潜在的岩土工程风险和过程管理问题，含水合物沉积物的力学行为需要仔细考虑。在本研究中，我们描述了一个耦合概念，通过隔离沉积物变形和水合物相变的影响，简化产气过程中发生的复杂相互作用的数学描述。该耦合概念的核心假设是土颗粒构成承载固体骨架，而天然气水合物增强该骨架的力学性质。我们专注于通过结合甲烷水合物形成与分解的高压各向同性压缩实验的数值模拟，测试该耦合概念在捕捉地质力学对产气行为总体影响方面的能力。我们考虑线弹性应力-应变关系，因为它定义明确且易于校准。由于实际上含水合物沉积物的地质力学响应通常是非弹性的，并以显著的剪切-体积耦合为特征，我们非常仔细地控制实验以使样品变形微小且完全处于孔隙弹性假设范围内。紧密协调的实验与数值步骤使我们能够验证所提出的简化地质力学-流动耦合，并为通过更合适的弹塑性本构模型来增强我们的水-地质力学水合物储层模拟器奠定了重要前驱。
引用
@article{arxiv.1512.04581,
title = {Testing a coupled hydro-thermo-chemo-geomechanical model for gas hydrate bearing sediments using triaxial compression lab experiments},
author = {Shubhangi Gupta and Christian Deusner and Matthias Haeckel and Rainer Helmig and Barbara Wohlmuth},
journal= {arXiv preprint arXiv:1512.04581},
year = {2017}
}