天然气水合物由于其稳定存在的环境比较特殊，需要较高的压力和较低温度，因此其开采手法与传统油气开采有很大差别。天然气水合物的勘探与开采伴随着天然气水合物的分解以
及对原位生成地质条件的破坏，如果开采手段不当很可能会造成地层结构遭到破环而失稳，引起海底滑坡、地震等地质灾害。针对天然气水合物勘探与开采过程中水合物的力学特性以及对海
底沉积层稳定性的研究，在实验室内应用土力学试验中的三轴试验方法对含有天然气水合物的沉积层力学特性进行实验研究。目前本实验室已经建立了成熟的三轴试验系统，对天然气水合物
的沉积力学特性进行了实验和模拟计算研究。主要学术成果有：
水合物沉积物力学特性测试装置研制：全新概念设计与研制一套水合物三轴仪，轴向加载、围压及孔压能模拟海底水合物储层的真实环境。具备高精度体变测量、
水合物原位生成与分解、渗透率测量等功能，智能化程度高，减少人工干预，提高实验的真实性与科学性。此系统可以实现双层压力室体变测量系统和水合物原位生成与分解测量系统。
采用双层压力室结构系统，能够很好的解决此类问题。在内压力室的内部和外部施加同等的压力，可以保证压力室缸体不变形，并且内压力室内部的液压油不会由于存在较大压差而
渗漏，能够得到较高精度的体变参数。此技术已申请相关国家专利。专利申请号：201110002805.6。
水合物原位生成与分解测量系统主要用于水合物沉积物试样制备以及水合物渗透率测量试验。水合物试样制备主要有两种，一种是压力室外压型制备，一种是压力室内原位生成。三
轴仪压力室外制备水合物沉积物试样的方法的缺点是：1、制样过程会造成部分水合物分解，导致试样水合物的饱和度较低；2、混合制样法不能很好的模拟海底水合物沉积物的胶结状态，不
能还原海底水合物的生成过程；3、此类三轴仪在试验过程中不能控制水合物的分解过程。因此我们考虑建立水合物原位生成装置来获得更接近真实环境下的水合物。参考国内外相关水合物原
位生成的文献，我们建立了相关的温度控制系统、孔隙压力控制系统、围压控制系统、轴压控制系统及注水注气系统等，能够满足水合物原位生成与分解的要求，并申请了国家专利。专利申
请号：201110002804.1。
水合物沉积物力学性能分析与评价方法:制定了一套“天然气水合物和水合物沉积物三轴试验规程”，用于指导水合物三轴压缩试验
。主要研究了冰粉水合物及高岭土水合物沉积物的力学特性。分析了温度、围压、应变速率、高岭土含量、水合物饱和度、沉积物骨骼构造以及水合物分解等对其力学特性的影响。并根据实
验数据，建立了水合物沉积物本构模型，可以很好的预测分析水合物沉积物应力应变关系。相关成果发表在Journal of Petroleum Science and Engineering, The International Journal
of Offshore and Polar Engineering, Journal of Natural Gas Chemistry, China Ocean Engineering等国际期刊,以及石油勘探与开发、石油学报等国内一流能源类期刊。
