天然氣水合物是我國的戰(zhàn)略能源，但水合物分解可能引發(fā)多種地質(zhì)災(zāi)害。中國科學(xué)院力學(xué)研究所海洋土力學(xué)課題組自2005年以來，自主搭建了水合物開采安全評價實驗及分析平臺，首次在實驗室發(fā)現(xiàn)水合物熱分解引起的土層分層、氣體噴發(fā)破壞形式（J. Petro. Sci. Eng., 2011）并進(jìn)行了深入研究，對水合物分解引起的滑塌破壞開展了系列的研究。這是涉及傳熱、相變、多相滲流、土層變形和破壞的多個物理效應(yīng)的流固耦合力學(xué)新問題，對水合物開采相關(guān)的工程安全和環(huán)境效應(yīng)評價具有重要的工程價值。
這些研究工作表明，水合物熱分解引起的地層分層和噴發(fā)破壞是水合物熱分解導(dǎo)致的分解區(qū)域內(nèi)土層軟化和超靜孔隙壓力而形成的，即隨著分解區(qū)域的擴(kuò)展，上部阻力逐漸減小，超靜孔隙壓力上升并超過上部阻力，造成土層開裂，形成有一定厚度的充滿氣體和水的裂縫（J. Petrol. Sci. Eng., 2015）；在氣體能量足夠大時，氣體攜帶分解區(qū)土體推出上覆層，形成類似火山噴發(fā)的氣-液-固三相流（Int. J. Numer. Anal. Met., 2015）；水合物分解引起的滑塌是水合物分解后，分解區(qū)與上覆層之間形成多處分層或大面積連續(xù)貫通的分層，在重力和孔隙壓力作用下，將引起淺層大面積小坡度的海底滑塌（Ocean Eng., 2015; 2016）。
研究人員采用課題組自主研制的實驗裝置得到了水合物分解前后沉積物的熱、力學(xué)參數(shù)（J. Heat Trans.-T. ASME, 2014; Mar. Petrol. Geol., 2015; Int. J. Offshore Polar, 2015），獲得了土層分層、氣體噴發(fā)和土層滑塌的臨界條件和擴(kuò)展規(guī)律（如圖2），為我國南海水合物勘探、試采以及開采安全及環(huán)境評價提供了科學(xué)依據(jù)。
該研究得到國家自然科學(xué)基金、院修購項目、中國地質(zhì)調(diào)查局項目和中石油-中科院高端戰(zhàn)略聯(lián)盟研究計劃項目的資助。
中國-博士人才網(wǎng)發(fā)布
聲明提示：凡本網(wǎng)注明“來源：XXX”的文/圖等稿件，本網(wǎng)轉(zhuǎn)載出于傳遞更多信息及方便產(chǎn)業(yè)探討之目的，并不意味著本站贊同其觀點(diǎn)或證實其內(nèi)容的真實性，文章內(nèi)容僅供參考。
