本文系统归纳了马更些三角洲冻土区天然气水合物赋存的稳定条件、分布特征和水合物成藏特征,指出构造条件、沉积条件和水动力场在天然气水合物富集过程中起到的重要作用。马更些冻土区天然气水合物主要气体来源为热成因气,空间非均质分布特征明显,且与传统油气资源共生成藏。在冻土带底部温度和压力视为均一条件下,可为深部气源提供运移通道的区域主断层等构造条件是天然气水合物聚集成藏的控制因素。储层非均质性影响天然气水合物的空间分布,粗粒沉积是高饱和度水合物富集的有利场所;同时,冻土层在水合物成藏中起到"封盖作用",良好的"储盖组合"有利于水合物富集成藏。此外,深部超压流体系统和浅层重力流系统两大水动力场也是影响该地区天然气运移和水合物赋存与分布的重要地质因素。
课题以非均匀温度厚冻结壁稳定控制为背景；针对现有试验方法和理论不能揭示温度梯度诱导的冻土非均质特性及其非线性力学行为的现状；紧紧围绕温度梯度对冻土体变形破坏的影响机理这一关键科学问题；以温度梯度诱导的冻土非均质效应为研究对象；以非均质性赋存形态与演变规律为研究重点；采用径向单一温度梯度冻结圆筒试验、基于三维可变形离散元理论的径向组合温度梯度冻结圆筒数值试验、冻结壁物理模拟试验与理论分析相结合的综合研究方法；应用K0DCGF(K0固结-保持荷载冻结-形成温度梯度-再试验)、基于炭黑-硅橡胶复合导电传感元件的分布式变形测量、数字照相等技术与手段；研究冻结圆筒中非均匀温度冻土破裂体形成、演化的基本特征与基本规律；明确冻结圆筒变形-承载性能与温度梯度之间的相互关系；揭示冻结圆筒非均匀变形-局部破裂-整体失稳过程对温度梯度效应的力学响应机制。研究成果将为特厚冲积层中冻结壁稳定性动态调控提供科学依据。
2014-01采用K0DCGF(K0固结—保持荷载冻结—形成温度梯度—再试验)方法,开展不同温度梯度冻结饱和黏土三轴蠕变试验,研究冻土蠕变变形规律和温度梯度诱导的冻土非均质特征。结果表明:K0DCGF模式中温度梯度冻结饱和黏土蠕变曲线由瞬时蠕变、衰减蠕变、稳定蠕变和加速蠕变4个阶段组成;温度梯度冻土径向蠕变速率小于轴向蠕变速率;温度梯度冻土最小轴向蠕变速率与蠕变应力之间满足指数函数关系,而长期强度极限与蠕变破坏时间之间则满足对数函数关系;梯度温度冻结过程中的水分场重分布和试验后冻土变形的非均匀分布是K0DCGF蠕变试验中"温度梯度诱导的冻土非均质性"的重要体现;蠕变试验后温度梯度冻土冷端含水量最高,密实度最大;蠕变试验后温度梯度冻土宏观径向变形/试样高度沿试样高度方向分布随蠕变应力增加由先增加后降低规律逐步演化为持续增加规律,这一现象与冻土初始瞬时蠕变速率密切相关。