近日，我院安全工程学科博士研究生孙焕钊在海洋天然气水合物生产井井筒稳定性降级演化研究方面取得重要进展，相关研究成果《海洋水合物降压生产过程中井筒稳定性降级演化力学建模与分析》（Mechanical Modeling and Analysis of Stability Deterioration of Production Well During Marine Hydrate Depressurization Production）发表在《China Ocean Engineering》。《China Ocean Engineering》是海洋工程领域的国际顶级期刊，目前影响因子为1.6。论文第一作者为博士研究生孙焕钊，通讯作者为畅元江教授，中国石油大学（华东）为第一署名单位和唯一通讯单位，该研究得到国家自然科学基金的资助。
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天然气水合物作为一种资源储量巨大的清洁能源，其安全高效开采对我国能源安全与发展具有极其重要的意义。然而，由于海域水合物储层埋深浅、欠固结，且水合物分解会使储层强度劣化的特点，导致生产过程中伴随有明显的地层变形移动。这会改变原本稳定的井筒-地层力学状态，使原本为井筒提供承载力的稳定地层转变为相对井筒向下运动而对其产生下拉载荷，对井筒轴向稳定性造成威胁。
所提出的数学解析模型方法和案例求解结果
针对这一问题，论文以海洋水合物生产过程中井筒-地层为研究对象，提出了一种水合物生产井井筒稳定性数学解析方法。该方法中，考虑降压生产水合物分解导致的储层压缩和上覆层沉降对井筒的力的作用，提出了基于受力分析的井筒稳定性分析准则；参考渗流固结理论和桩土力学理论，结合水合物分解动力学理论及其对储层物理力学参数的影响，构建了水合物生产井井筒稳定性动态力学解析模型。并通过自主开发的水合物生产数值模拟方法对模型的适用性与准确性进行了验证。以我国南海水合物试采为例，揭示了生产过程中水合物分解造成井筒稳定性降级演化的机理及其动态演化规律，为我国海洋水合物生产井井筒稳定性控制提供了理论参考。
论文链接：https://doi.org/10.1007/s13344-024-0028-8
