天然氣水合物，俗稱“可燃冰”，是天然氣分子與水分子在相對(duì)低溫與高壓條件下形成的固態(tài)化合物，廣泛分布于大陸多年凍土地區(qū)和深海沉積物層，因其清潔、高效、量大的特點(diǎn)受到世界各國(guó)的關(guān)注，是一種前景廣闊的新型能源。然而，水合物開采目前仍然面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，其中一個(gè)較高的風(fēng)險(xiǎn)在于水合物開采可能使地層產(chǎn)生顯著變形，威脅到開采井的穩(wěn)定。

　　為此，中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所土動(dòng)力學(xué)團(tuán)隊(duì)在孔隙介質(zhì)化學(xué)-力學(xué)理論框架基礎(chǔ)上，提出了水合物沉積物的廣義相平衡理論，可以充分考慮水合物儲(chǔ)層中毛細(xì)、吸附和鹽分對(duì)水合物形成條件的影響。根據(jù)廣義相平衡理論可以推測(cè)，水合物沉積物在穩(wěn)定區(qū)內(nèi)溫-壓條件發(fā)生改變可以導(dǎo)致孔隙水合物的部分分解，進(jìn)而造成儲(chǔ)層的基本物理力學(xué)特性的改變；進(jìn)一步，研究團(tuán)隊(duì)利用自行研發(fā)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，進(jìn)行了不同溫-壓路徑的分解實(shí)驗(yàn)和變形監(jiān)測(cè)，證實(shí)了水合物在穩(wěn)定區(qū)發(fā)生部分分解并導(dǎo)致水合物沉積物變形。長(zhǎng)期以來，科技人員通常只關(guān)注水合物儲(chǔ)層在跨越相平衡線時(shí)的分解，沒有意識(shí)到水合物穩(wěn)定區(qū)內(nèi)的分解變形。因此，本研究相關(guān)成果擴(kuò)展了對(duì)水合物分解變形機(jī)理與規(guī)律的認(rèn)識(shí)，為水合物資源開采提供更多有效參考。

　　相關(guān)研究成果發(fā)表于《Journal of Geophysical Research-Solid Earth》,《Journal of Natural Gas Science and Engineering》,《Geophysical Research Letters》等期刊，研究工作獲得國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目的資助。

　　論文鏈接1: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2019JB018518

　　論文鏈接2: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1875510021000275

　　論文鏈接3: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2021GL092860

圖1. 天然氣水合物開采方法　　 

圖2. 孔隙介質(zhì)對(duì)水合物形成條件的影響　　　

圖3. 水合物在穩(wěn)定區(qū)內(nèi)部分分解　　

（文/圖 土動(dòng)力學(xué)組）