作者：萬(wàn)義釗 吳能友 李彥龍 等 著

責(zé)任編輯：焦健（jiaojian@mail.sciencep.com）

天然氣水合物作為一種潛力巨大的非常規(guī)化石能源，得到了世界各國(guó)的高度重視。近年來(lái)，中國(guó)，日本，美國(guó)，韓國(guó)，印度等從國(guó)家層面推進(jìn)天然氣水合物計(jì)劃。2013年以來(lái)，日本和中國(guó)相繼開展兩輪海域天然氣水合物試采，中國(guó)更是率先完成了“探索性試采”向“試驗(yàn)性試采”的跨越。國(guó)際上天然氣水合物勘探開發(fā)研究與實(shí)踐涌現(xiàn)了大批創(chuàng)新性成果，尤其是在天然氣水合物開采理論、實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬及技術(shù)方法研究方面取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，為復(fù)雜地質(zhì)和海洋環(huán)境條件下天然氣水合物開發(fā)帶來(lái)了曙光。

為系統(tǒng)總結(jié)海洋天然氣水合物開采領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究成果, 豐富海洋天然氣水合物開發(fā)理論, 推動(dòng)海洋天然氣水合物產(chǎn)業(yè)化開發(fā)進(jìn)程, 在高德利院士、 孫金聲院士等專家的大力支持和指導(dǎo)下, 組織編寫了本叢書——“海洋天然氣水合物開采基礎(chǔ)理論與技術(shù)叢書”。

本書為“海洋天然氣水合物開采基礎(chǔ)理論與技術(shù)叢書”的第六卷，聚焦海洋天然氣水合物開采面臨的地層失穩(wěn)等工程地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)，在含天然氣水合物沉積物力學(xué)性質(zhì)分析的基礎(chǔ)上，建立天然氣水合物開采多相滲流、傳熱、相變及固體變形的多場(chǎng)耦合模型，重點(diǎn)探討沉積物力學(xué)變形與多相滲流、水合物分解之間的耦合關(guān)系；提出系列針對(duì)天然氣水合物開采的流固耦合數(shù)值模擬方法，分析直井、水平井及復(fù)雜結(jié)構(gòu)井開采條件下的地層穩(wěn)定性以及天然氣水合物開采可能誘發(fā)的海底滑坡，系統(tǒng)研究天然氣水合物開采可能引起的工程地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)，為海洋天然氣水合物安全高效開采提供科學(xué)依據(jù)。本書可為科研院所、高校、石油公司等從事天然氣水合物勘探開發(fā)研究的科研人員和研究生提供參考。

天然氣水合物開采時(shí)應(yīng)力作用引起出砂

本書共分為六章，具體內(nèi)容如下。

第一章 緒論

主要梳理總結(jié)天然氣水合物開采過(guò)程中可能面臨的各類力學(xué)穩(wěn)定性問(wèn)題

第二章含天然氣水合物沉積物的力學(xué)性質(zhì)及本構(gòu)模型

以室內(nèi)三軸剪切試驗(yàn)為重點(diǎn)，介紹不同類型的含天然氣水合物沉積物三軸剪切破壞特征，探討不同類型的含水合物沉積物力學(xué)參數(shù)在開采過(guò)程中的弱化機(jī)理，總結(jié)含天然氣水合物沉積物本構(gòu)模型的研究進(jìn)展，以及兩類典型的含天然氣水合物沉積物的本構(gòu)模型

第三章 天然氣水合物開采熱-流-固-化（THMC）多場(chǎng)耦合數(shù)學(xué)模型

圍繞天然氣水合物開采過(guò)程中滲流、傳熱、相變和固體變形的多場(chǎng)耦合過(guò)程，從基本假設(shè)、基于連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的數(shù)學(xué)模型構(gòu)建、模型的輔助方程和定解條件等方面，給出THMC多場(chǎng)耦合數(shù)學(xué)模型

第四章天然氣水合物開采流固耦合數(shù)學(xué)模型的求解方法及模擬器開發(fā)

在第三章THMC多場(chǎng)耦合數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，提出一套基于有限元和控制體有限元混合的流固耦合數(shù)值算法，從格式構(gòu)建、優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比、邊界條件處理等方面詳細(xì)介紹該算法，最后介紹基于該算法自主開發(fā)的天然氣水合物開采三維多物理場(chǎng)耦合數(shù)值模擬器QIMGHyd-THMC

第五章天然氣水合物開采地層力學(xué)穩(wěn)定性分析

首先給出基于穩(wěn)定性系數(shù)概念的力學(xué)穩(wěn)定性分析方法，并基于南海神狐海域天然氣水合物的鉆探資料建立開采地質(zhì)模型，利用QIMGHyd-THMC數(shù)值模擬器，分析直井和水平井兩種井型下天然氣水合物降壓開采的儲(chǔ)層力學(xué)響應(yīng)與穩(wěn)定性特征

第六章 天然氣水合物與海底滑坡

總結(jié)天然氣水合物誘發(fā)海底滑坡的研究現(xiàn)狀，建立天然氣水合物開采誘發(fā)海底滑坡的數(shù)值模型，分析天然氣水合物開采對(duì)海底滑坡的影響

“海洋天然氣水合物開采基礎(chǔ)理論與技術(shù)叢書”共六卷，現(xiàn)已全部出版。分別從海洋天然氣水合物開采的基礎(chǔ)理論和多尺度研究方法開始，進(jìn)而詳細(xì)闡述開采儲(chǔ)層的宏微觀傳熱傳質(zhì)機(jī)理、典型地球物理特性的多尺度表征，最后介紹海洋天然氣水合物開采的工程與地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)調(diào)控等。

卷一《海洋天然氣水合物開采基礎(chǔ)理論與模擬》

卷二《海洋天然氣水合物開采儲(chǔ)層滲流基礎(chǔ)》

卷三《海洋天然氣水合物開采巖石物理模擬及應(yīng)用》

卷四《海洋天然氣水合物開采熱電參數(shù)評(píng)價(jià)及應(yīng)用》

卷五《海洋天然氣水合物開采出砂管控理論與技術(shù)》

卷六《海洋天然氣水合物開采力學(xué)響應(yīng)與穩(wěn)定性分析》

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本文節(jié)選自《海洋天然氣水合物開采力學(xué)響應(yīng)與穩(wěn)定性分析》

本書/本文編輯：焦 健

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