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摘要
为安全高效开采天然气水合物，研究开采过程中水合物储层的稳定性至关重要，THM 耦合数值模拟能清晰认识水平井开采水合物过程中的力学响应规律，但由于模型常被简化为垂直于生产井的剖面来进行模拟，对真实地层变形空间的演化特征刻画不足。为此，基于水合物开采程序 TOUGH + HYDRATE，引入对 FLAC 力学程序的交互接口，构建了适用于水平井大规模开采的多相渗流—传热—力学（THM）耦合模拟程序，并基于我国第二次水合物试采场地资料，在以水平井试采实际产气量约束 THM 耦合模型的基础上，研究了水平井中长期开发条件下的气水产出与地层变形规律。研究结果表明 ：(1)在 7 MPa 生产压力、300 m 井长条件下，水平井开采 1 年的产气量可达 1 190×10~(4 )m~3，压降在游离气层中的影响范围较大，产气来源于游离气层和水合物层，水合物分解范围不大 ；(2)预测试采60 天时的海底沉降约为 0.16 m，开采 1 年后可达 0.52 m。结论认为 ：(1)水平井开采水合物会引起较大范围的海底沉降，海底面呈线性持续下沉，空间上的沉降呈椭圆形分布 ；(2)水平井及其上方的变形（垂向位移）最大，是最易发生地层破坏的位置 ；(3)建议后期结合海底地形、峡谷展布、矿体空间厚度不均等特征，研究中长期开采下的海底变形和滑坡风险。
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单位中国科学院广州能源研究所; 岩土力学与工程国家重点实验室; 中国科学院武汉岩土力学研究所
