过固结作用对含天然气水合物沉积物在三轴剪切和蠕变过程中的渗透性的影响

《Energy & Fuels》：Effect of Overconsolidation on the Permeability of Natural Gas Hydrate-Bearing Sediments during Triaxial Shear and Creep Processes

本文通过南海海底水合物沉积物三轴剪切与蠕变实验，系统研究了超固结比对沉积物气相渗透率的影响规律。实验表明，超固结比1时渗透率先降后升，2-4时先降后稳定；蠕变过程中渗透率变化趋势与体积应变相关，孔隙率增加导致渗透率与孔隙率正相关。研究结果为超固结条件下水合物开发提供了理论依据。

　　

由于侵蚀、卸载和胶结作用共同作用于南海含水合物的沉积物，过度固结现象变得十分明显。这种现象会影响南海含水合物沉积物的渗透性特征。本文通过一系列三轴剪切和蠕变实验，研究了过度固结比对含甲烷水合物沉积物气相渗透性的影响。实验结果表明，在过度固结过程中，气相渗透性会降低，且渗透性与有效围压之间存在指数函数关系。在剪切过程中，当过度固结比为1时，渗透性先减小后增大；当过度固结比为2、3或4时，渗透性先减小后趋于稳定。在蠕变过程中，渗透性同样先减小后趋于稳定。随着过度固结比的增加，初始体积应变增大，而总体积应变减小。随着体积应变的减小，孔隙度增加，渗透性与孔隙度呈正相关。这项研究对于阐明在过度固结条件下含水合物开采过程中沉积物渗透性的变化规律具有指导意义。