[0035] ②若步骤①中得到的计算结果不收敛，则说明海底斜坡本身就不稳定，此时应逐 步减小强度折减系数F s，将折减后的抗剪强度参数，也即粘聚力和内摩擦角，重新赋给数值 计算模型进行计算，直到计算结果收敛海底斜坡重新稳定时，记录计算收敛后的海底斜坡 最大变形和塑性应变发展情况。
[0036] 为提高计算效率，收敛条件的设定原则为：在计算过程中将每次循环的计算时步 设置为30000步，不平衡率上限值设置为10 5,以此来减少人为因素带来的误差。以每次计 算循环后的不平衡率值是否小于10 5作为收敛条件。
[0037] ③若步骤①中得到的计算结果收敛，则逐步增大强度折减系数Fs，降低海底斜坡 沉积物的抗剪强度参数，将折减后的抗剪强度参数赋给数值计算模型，重新计算，并记录计 算收敛后的海底斜坡最大变形和塑性应变发展情况。直至计算模型不收敛时，则认为海底 斜坡发生失稳破坏。
[0038] 4)根据计算得到的海底斜坡稳定性相关参数，对海底斜坡的稳定性进行评价：当 稳定性系数大于1时，海底斜坡稳定；当稳定性系数小于1时，海底斜坡不稳定。
[0039] 上述各实施案例仅用于说明本发明，其中公式中的变化量名称、符号及单位等都 是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除 在本发明的保护范围之外。
【主权项】
1. 一种水合物分解引起海底斜坡不稳定性评价系统，其特征在于：它包括前处理模 块、核心计算模块和后处理模块；所述前处理模块根据海底斜坡的相关数据构建海底斜坡 的地质力学模型，所述核心计算模块以地质力学模型为基础对海底斜坡的稳定性进行数值 计算，计算结果由所述后处理模块进行输出和显示； 所述前处理模块包括几何模型模块、材料模型模块、力学模型模块、物理网格模型模块 和水合物分解量模块；所述几何模型模块根据地形地貌分析、滑坡范围圈定、滑坡内部结构 和水合物带范围数据，建立海底斜坡的几何模型并发送到所述物理网格模型模块和核心计 算模块；所述材料模型模块根据精细地层划分、物性参数反演、沉积物类型和沉积物物性数 据，建立海底斜坡的材料模型并发送到所述物理网格模型模块和水合物分解量模块；所述 力学模型模块根据力学参数和结构强度数据建立海底斜坡的力学模型，并发送到所述核心 计算模块和水合物分解量模块；所述物理网格模型模块根据建立的力学模型和材料模型建 立物理网格模型，并发送到所述核心计算模块；所述水合物分解量模块以材料模型和力学 模型为基础，根据水合物饱和度、孔隙度、压力和温度数据，计算得到水合物分解量并发送 到所述核心计算模块； 所述核心计算模块根据由所述几何模型模块得到的水合物带厚度、海底水深和由所 述水合物分解量模块得到的水合物分解量，将物理网格模型和力学模型转换为数值计算模 型，对海底斜坡的应力应变和稳定性系数进行求解。2. -种如权利要求1所述的水合物分解引起海底斜坡不稳定性评价系统的评价方法， 包括以下步骤： 1) 根据海底斜坡赋存的地质环境条件、海底斜坡失稳的基本条件以及天然气水合物的 分解模式及其分解效应，遴选出影响海底斜坡稳定性的关键性地质因素和诱发因素，进而 构建海底斜坡稳定性影响因子指标体系； 2) 通过对步骤1)中得到的海底斜坡稳定性影响因子指标体系的概化，将实际的海底 斜坡地质力学模型概化为数值计算模型； 3) 根据建立的海底斜坡的数值计算模型，采用改进的有限元强度折减法对海底斜坡稳 定性进行数值计算； 4) 根据计算得到的海底斜坡稳定性相关参数，对海底斜坡的稳定性进行评价：当稳定 性系数大于1时，海底斜坡稳定；当稳定性系数小于1时，海底斜坡不稳定。3. 如权利要求2所述的一种水合物分解引起海底斜坡不稳定性评价方法，其特征在 于：所述步骤2)中，将实际的海底斜坡地质力学模型概化为数值计算模型包括以下步骤： ① 首先根据多波束资料、钻井/测井资料、2D/3D地震分析资料以及样品测试分析资料 得到与构建海底斜坡地质力学模型相关的资料信息，包括地形地貌分析、滑坡范围圈定、滑 坡内部结构、水合物带范围、精细地层划分、物性参数反演、沉积物类型和沉积物物性、力学 参数、结构强度、水合物饱和度、孔隙度、压力和温度数据； ② 根据地形地貌分析、滑坡范围圈定、滑坡内部结构以及水合物带范围数据，采用交互 式的建模方法建立海底斜坡的几何模型； ③ 根据精细地层划分、物性参数反演、沉积物类型和沉积物物性数据，建立海底斜坡的 材料模型； ④ 根据力学参数和结构强度数据，建立海底斜坡的力学模型； ⑤ 将建立的几何模型、材料模型转化为物理网格模型； ⑥ 根据水合物带厚度、海底水深和水合物分解量，将物理网格模型和力学模型转化为 数值计算模型，从而将实际的海底斜坡地质力学模型概化为数值计算模型。4.如权利要求2或3所述的一种水合物分解引起海底斜坡不稳定性评价方法，其特征 在于：所述步骤3)中，采用改进的有限元强度折减法对海底斜坡稳定性数值进行计算时， 包括以下步骤： ① 基于建立的海底斜坡的数值计算模型，定义本构关系、海底斜坡沉积物的性质、定义 边界条件和初始条件，并确定强度折减系数Fs的计算精度和上下限，对海底斜坡的应力应 变和稳定性系数进行计算；根据计算得到海底斜坡的位移场、应力场、应变场、塑性区和稳 定性系数，初步分析海底斜坡的变形和应力，并记录海底斜坡的最大变形和塑性应变发展 情况； ② 若步骤①中得到的计算结果不收敛，则说明海底斜坡本身就不稳定，此时应逐步减 小强度折减系数Fs，将折减后的抗剪强度参数重新赋给数值计算模型进行计算，直到计算 结果收敛海底斜坡重新稳定时，记录计算收敛后海底斜坡的最大变形和塑性应变发展情 况； ③ 若步骤①中得到的计算结果收敛，则逐步增大强度折减系数Fs，降低海底斜坡沉积 物的抗剪强度参数，将折减后的抗剪强度参数赋给数值计算模型，重新计算，并记录计算收 敛后的海底斜坡最大变形和塑性应变发展情况；直至数值计算模型不收敛时，则认为海底 斜坡发生失稳破坏。
【专利摘要】本发明涉及一种水合物分解引起海底斜坡不稳定性评价系统及方法，其特征在于：它包括前处理模块、核心计算模块和后处理模块；前处理模块包括几何模型模块、材料模型模块、力学模型模块、物理网格模型模块和水合物分解量模块；几何模型模块建立海底斜坡的几何模型发送到物理网格模型模块和核心计算模块；材料模型模块建立海底斜坡的材料模型发送到物理网格模型模块和水合物分解量模块；力学模型模块建立海底斜坡的力学模型发送到核心计算模块和水合物分解量模块；物理网格模型模块建立物理网格模型发送到核心计算模块；水合物分解量模块计算得到水合物分解量并发送到核心计算模块；核心计算模块求解海底斜坡的稳定性数据发送到后处理模块进行显示。本发明可以广泛应用于海底斜坡稳定性评价中。
【IPC分类】G06F17/50
【公开号】CN105138731
【申请号】CN201510445880
【发明人】李清平, 吴时国, 朱振宇, 李翠琳, 刘志鹏, 姚海元, 庞维新, 程兵, 秦蕊
【申请人】中国海洋石油总公司, 中海油研究总院
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年7月27日