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壁稳定性研究方面取得重要进展，相关研究成果《基于修正Drucker-Prager模型的海洋水合物降压生产井壁稳定性研究》（Stability of the wellbore wall during marine hydrate depressurization production based on a modified Drucker-Prager model）发表在《FUEL》。《FUEL》是能源燃料与工程技术领域的国际顶级期刊，目前影响因子为7.4（SCI一区Top）。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。目前，最为经济高效的水合物开采方法为降压法，该方法通过将储层孔隙压力降低至水合物相平衡压力以下使水合物分解为甲烷气和水后采出。该过程中，水合物分解使土颗粒间胶结作用减弱，储层力学性质随之劣化，导致井壁有效应力环境重新分布，对井壁稳定性造成威胁。然而，现有水合物生产研究重点关注于其产量与效率，缺乏水合物生产过程中井壁稳定性演化的解析模型与方法。
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，论文以水合物生产井-储层为研究对象，提出了一种水合物生产井壁稳定性数学解析方法。该方法中，考虑水合物分解对储层力学性质的影响，将Drucker-Prager模型修正后提出水合物生产井壁稳定性分析准则；基于弹性力学理论和流固耦合理论，考虑生产过程中的井筒-储层相互作用和孔隙渗流，推导了井壁有效应力分布模型；结合水合物分解动力学理论，构建了水合物生产井壁稳定性多场耦合解析模型。并自主设计、开展水合物生产井壁力学响应实验对模型的有效性和准确性进行了验证。以我国南海水合物试采为例，揭示了水合物生产过程中井壁稳定性的脆弱位置及其随水合物分解的动态演化规律，为海洋水合物安全生产提供了参考与借鉴。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.fuel.2023.130624
