含水合物泥质沉积物变盐度孔隙水渗透性模型
编号:17
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更新:2026-01-16 16:48:09 浏览:1次
口头报告
摘要
针对长期开采天然气水合物过程中,高盐孔隙水与黏土矿物相互作用诱发电动效应、加剧孔弹塑性压缩,从而导致渗透性演化机理不清、预测困难的难题,本文建立了可同时考虑三种水合物赋存形态(壁面覆盖WC、孔隙充填PF、团块分布PA)、分形曲折毛细管束、电黏性效应与弹塑性压缩耦合的新型渗透率解析模型。模型以泊肃叶–电渗流为核心,引入电动势、双电层厚度及离子迁移率,量化盐度对黏土颗粒表面电荷屏蔽程度;以分形理论刻画孔径分布,结合压缩因子与孔隙比演化方程,反映有效应力驱动的孔径缩小与水合物饱和度升高;采用对数混合律综合三种水合物形态贡献,得到整体渗透率。利用五组不同盐度、饱和度与应力路径的实验数据系统验证:模型对孔隙比、渗透系数随应力–饱和度变化的预测相关系数均大于0.96,可准确再现盐度升高渗透率增大、水合物增加渗透率降低、有效应力升高降低渗透率并促使WC向PF/PA转化的规律。参数敏感性分析进一步揭示:1)渗透率随盐度升高呈先急增后缓增,电渗贡献最大可达总流量的5.5%;2)ζ电位越负、离子迁移率越小,电黏性抑制作用越强;3)压缩指数越大、水合物增强刚度参数b越小,应力敏感性越高;4)WC型渗透率最高,PF型电黏性最敏感,PA型受盐度影响最小。模型首次实现了水合物形态–电黏性–弹塑性的三场耦合,为南海北部等海域泥质水合物储层长期降压开采过程中渗透性动态预测、产能评价与出砂风险分析提供了理论依据与工程计算工具。
关键词
天然气水合物;黏土沉积物;电黏性效应;渗透率模型;弹塑性压缩
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