[发明专利]一种天然气水合物储层-结构物相互作用的计算预测方法

摘要

一种天然气水合物储层-结构物相互作用的计算预测方法，包括水合物参数标定模块、可视化前后处理模块以及求解模块。该方法包括：利用水合物参数标定模块确定水合物本构模型并标定本构参数；利用前后处理模块建立水合物储层-结构物有限元计算模型；利用求解模块计算在水合物不发生分解时水合物储层及结构物在自重作用下的初始应力、应变，进而结构物在受外荷载时模型应力应变；利用自主开发的大型有限元静力、动力计算软件GEODYNA结合应力释放法，计算水合物分解后水合物、土以及结构物应力、变形随时间变化规律，为水合物开采提供风险评估和预测并为施工指导。

主权项

一种天然气水合物储层‑结构物相互作用的计算预测方法，其特征在于：该计算预测方法包含三个模块：水合物参数标定模块、可视化前处理后处理模块和计算模块；水合物参数标定模块分为本构模型模块、输入输出模块、图形显示模块和优化与标定模块，其根据水合物三轴试验数据标定和优化非线性本构模型参数；可视化前后处理模块：读入并显示有限元网格，修改单元属性，设置材料应力模型和材料参数，施加和修改约束条件，输出应力、变形；求解模块：对建立好的有限元计算模型求解，得出水合物与结构物的相互作用规律；具体步骤如下：a、在参数标定与优化模块中选取合理的本构模型，再将水合物沉积物三轴试验获取不同分解时间下的应力应变关系分别输入到水合物参数标定模块中，自动拟合得到不同分解时间下的本构参数值；根据不同分解时间本构参数值获取随时间变化的本构参数曲线，进而建立参数随时间变化的本构模型；b、根据实际工程中水合物沉积物层、土层以及结构物范围在可视化前处理模块中建立并划分有限元网格，添加接触面，施加边界约束，设置材料应力模型并设置材料参数，其中水合物选取的是步骤a中确定的变参数本构模型，从而建立了完整的有限元计算模型；c、利用求解模块计算在水合物不发生分解的条件下水合物储层及结构物在自重作用下的初始应力、应变，进而计算水合物物储层与结构物在受外荷载条件下的应力、应变；d、在水合物沉积物选用随时间变化参数的本构模型基础上，在求解模块中利用应力释放法,计算在水合物分解条件下水合物储层与结构物的应力、变形。