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的安全性能的预测能力。
文章目录
1 引 言
2 问题阐述与力学模型
3 多场耦合半解析模型
3.1 深海能源土本构关系
3.2 热-水-力-化学场耦合机制
3.3 力场
3.3.1 钻井阶段
3.3.2 支护阶段
3.4 其他物理场
3.4.1 水合物分解
3.4.2 孔隙压力场
3.4.3 温度场
4 验 证
5 参数分析
5.1 不同峰后行为模型对能源土层力学响应的影响
5.2 不同峰后行为模型对安全性评估的影响
5.3 降压速率对开采的影响
6 结 论
