大连理工大学王大勇获国家专利权
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龙图腾网获悉大连理工大学申请的专利一种水合物开采过程中海底滑坡风险的评估方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116258368B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-29发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310000068.9,技术领域涉及:G06Q10/0635;该发明授权一种水合物开采过程中海底滑坡风险的评估方法是由王大勇;李朋;王勇祺;赵良;宋永臣设计研发完成,并于2023-01-01向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种水合物开采过程中海底滑坡风险的评估方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种水合物开采过程中海底滑坡风险的评估方法,首先基于力学模型及其与热‑流‑相变耦合模型之间的耦合关系建立了热‑流‑力‑相变耦合模型;随后依据建立的热‑流‑力‑相变耦合模型搭建了场地尺度水合物开采多物理场耦合数值模拟平台;利用场地尺度水合物开采多物理场耦合数值模拟平台,基于现场地质勘探数据建立目标区域的天然气水合物藏储层模型,依据计算结果定量分析地层沉降行为并选取应力监测区域,同时可根据监测区域应力演化曲线结合摩尔‑库伦失效曲线定量评估开采过程中海底滑坡风险。
本发明授权一种水合物开采过程中海底滑坡风险的评估方法在权利要求书中公布了:1.一种水合物开采过程中海底滑坡风险的评估方法,其特征在于,包括步骤如下: 步骤1,搭建力学模型及其与热-流-相变耦合模型之间的耦合关系,建立热-流-力-相变耦合模型,并构建场地尺度水合物开采多物理场耦合数值模拟平台,具体包括以下子步骤: 步骤1.1,建立力学模型及其与热-流-相变耦合模型之间的耦合关系; 首先根据非饱和土的有效应力原理描述地层有效应力与孔隙压力之间的耦合关系;然后根据土体的弹塑性本构方程描述应力-应变之间的耦合关系;最后通过有效应力引起的孔隙度和渗透率的动态变化建立力学模型与热-流-相变耦合模型的耦合关系,获得热-流-力-相变耦合模型; 步骤1.2,根据所述热-流-力-相变耦合模型,搭建场地尺度水合物开采多物理场耦合数值模拟平台; 步骤2,对目标区域地层沉降行为进行定量分析并选取应力监测区域,随后根据应力演化曲线结合摩尔-库伦失效曲线定量评估开采过程中海底滑坡风险; 步骤1.1中构建热-流-力-相变耦合模型的具体过程如下: 步骤1.1.1,建立含水合物地层的力平衡方程,表示有效应力与孔隙压力之间的耦合关系: 其中,为单位矩阵;为有效应力,单位为;为Biot系数;为各相体积比;为各相密度,单位为;为重力加速度,单位为;为孔隙压力; 孔隙压力的计算公式为: 其中,和分别为气、水饱和度;和分别为气、水压力,单位为; 步骤1.1.2,建立应力-应变之间的耦合关系: 由几何方程定义位移量与应变之间的关系,其张量形式为: 其中是应变张量;是位移,单位为; 在水合物沉积物开采过程中,储层骨架会出现明显的弹塑性变形,其增量形式表示如下: 其中,为弹塑性系数矩阵张量,是应变张量的增量; 弹塑性矩阵的计算公式为: 其中,为岩石的弹性矩阵;是塑性矩阵; 根据弹塑性关联流动规律得到塑性矩阵: 式中为屈服函数; 采用Drucker-Prager准则,将材料参数与Mohr-Coulomb准则进行匹配,当应力达到以下条件时,材料将进入屈服状态: 其中为内聚力,单位为MPa;为内摩擦角,单位为;是应力张量的第一不变量,单位为MPa;为应力偏度的第二不变量,单位为MPa2; 其中,、描述为:;; 步骤1.1.3,基于有效应力引起的孔隙度和渗透率的动态变化,建立有效应力与热-流-相变耦合模型的耦合关系: 有效应力引起的孔隙度的变化定义为: 其中为颗粒骨架脱落后泥沙的初始孔隙度;为高压下泥沙的孔隙度;为平均有效应力,表示为;是孔隙度的应力敏感系数; 有效应力引起的渗透率的变化定义为: 其中,为储层的固有渗透率;为水合物饱和度;为Masuda渗透率衰减指数;是渗透率的应力敏感系数。
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