[发明专利]一种考虑水合物开采影响的储层本构模型

权利要求书

1.一种考虑水合物开采影响的储层本构模型，其特征是：本构模型的建立过程主要包括以下步骤：

步骤1：对人工制备的含甲烷水合物沉积物试样进行CO₂置换实验，并对置换前后的试样进行三轴压缩实验，获得其应力-应变曲线；

步骤2：根据实验结果验证Duncan-Chang模型对CO₂置换影响下的天然气水合物储层的适用性；所述Duncan-Chang表达式如下：

（1）

式（1）也可以改写成如下两种形式：

（2）

或 （3）

其中，为偏应力；为轴向应变，由实验测定；a、b为决定于材料性质的实验参数；

步骤3：基于Duncan-Chang模型，根据不同条件下的三轴压缩实验结果，利用置换率、初始水合物饱和度参数对Duncan-Chang模型的8个模型参数进行修正；

所述置换率的定义式如下：

（4）

式中，为置换率；为初始CH₄物质的量，mol；为置换后剩余CH₄物质的量，mol；

步骤4：将建立的CO₂置换影响下天然气水合物储层的非线性本构模型的计算曲线与实验结果进行对比，以验证其准确性。

2.根据权利要求1所述的考虑水合物开采影响的储层本构模型，其特征是：所述人工制备的含甲烷水合物沉积物试样具有不同的初始水合物饱和度，且需要根据实际天然气水合物储层的矿物组成和粒径分布进行制备。

3.根据权利要求1所述的考虑水合物开采影响的储层本构模型，其特征是：所述CO₂置换实验需在满足使CH₄水合物分解，而CO₂水合物可以稳定存在的温度和压力条件下进行。

4.根据权利要求1所述的考虑水合物开采影响的储层本构模型，其特征是：所述三轴力学实验为常规三轴压缩实验或真三轴压缩实验；其中，为最大有效主应力，为中间有效主应力，为最小有效主应力；且需要进行不同有效围压下的三轴力学实验。

5.根据权利要求1所述的考虑水合物开采影响的储层本构模型，其特征是：步骤2具体包括如下步骤：

步骤2.1：确定所述步骤1中获得的应力-应变曲线是否满足双曲线特征；

步骤2.2：步骤2.1中若满足双曲线特征，基于三轴压缩实验得到应力-应变曲线拟合出试样~的关系；

步骤2.3：判断与是否呈线性关系，从而判断出Duncan-Chang模型是否适用于CO₂置换影响下的天然气水合物储层。

6.根据权利要求1所述的一种考虑水合物开采影响的储层本构模型，其特征是：所述步骤3具体包括如下步骤：

步骤3.1：利用置换率、初始水合物饱和度S_h参数对切线模量进行修正；

所述修正后的切线模量计算式为：

（2）

式中，、、、、、、、为修正系数，通过实验数据拟合求出；p_a=0.1013MPa，表示标准大气压力；c为内聚力；φ为内摩擦角；R_f为破坏比；

步骤3.2：利用置换率、初始水合物饱和度参数对切线泊松比进行修正；

所述修正后的切线泊松比计算式为：

（3）

式中，、、、、、、、为修正系数，通过实验数据拟合求出；为模型参数，无量纲。