岩土力学 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (7): 2121-2134.doi: 10.16285/j.rsm.2024.0911CSTR: 32223.14.j.rsm.2024.0911
吴嘉园1,王华宁1, 2,宋飞1,胡韬1,蒋明镜2
WU Jia-yuan1, WANG Hua-ning1, 2, SONG Fei1, HU Tao1, JIANG Ming-jing2
摘要: 天然气水合物被认为是21世纪最有潜力代替煤炭、石油和常规天然气的新型清洁能源之一。然而,如何科学合理地预测天然气水合物钻采全过程的多物理场演化过程仍然是科学界和工程界面临的一个重大挑战。综合考虑了水合物钻采全过程,建立了一个基于时间迭代的多物理场耦合半解析模型。该模型可以综合考虑渗流、传热和力场的参数与水合物饱和度的耦合机制,同时考虑了深海能源土在开采过程中的剪胀和峰后行为。数值比对中,半解析解与基于有限元模拟的数值结果一致,验证了半解析模型的正确性。计算结果表明,适当降低降压速率有利于增加产气量,适当升高降压速率有利于开采安全。与传统的理想弹塑性以及弹脆塑性模型相比,采用的应变软化峰后模型可以提高深海水合物开采过程中安全性能的预测能力。
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