天然气水合物（简称水合物）是21世纪理想的清洁替代能源，主要存在于深海沉积物和永久冻土带中。目前已有多个国家开展水合物的试采工作，日本在2013年实现全球首次近海水合物试采，我国在2017年成功地连续试采60天。

在试采过程中，水合物的分解会引起地层孔压增加和有效应力降低，导致土体软化，对海洋结构如井口造成破坏。自然界中，在上覆层渗透率较低的情况下，水合物因相平衡破坏而发生分解后，产生的甲烷气体的渗漏速率远小于气体的聚集速率，导致超孔隙压力的累积，从而挤压周围土体，引起井口周围土体大变形，甚至导致气体喷发现象，因此需要对井口周围土层的稳定性进行研究和预测。主要开展了如下的工作：

首先，根据现场得到的地质数据，结合理论分析得到水合物的分解范围随时间的变化，对开采区域由水合物分解导致井口周围土体局部变形进行数值模拟分析，评估井口安全性。在开采范围为井口周围3m的条件下，模拟得到的最大竖向位移量约为2.0-3.0cm，对井口的安全不会构成威胁。但随着分解范围的增加，储层厚度越厚，土层竖向位移量越大，越容易达到大面积塑性破坏，导致出砂、井口坍塌等灾害。

然后，针对在水平井开采水合物的过程中，水合物的分解和水平井的存在对地层稳定性影响进行了分析。从模拟结果看出，在用水平井开采的过程中，随着水合物分解半径的逐渐变大，竖向位移也逐渐变大，最大竖向位移主要发生在水平井孔的上方，水平位移也逐渐变大，土体呈扩张趋势。土体竖向位移相对水合物储层厚度较小，水平位移的影响可以忽略不计。

最后，对百慕大地区出现的由甲烷气体爆炸而产生的巨坑的现象进行了分析，首先进行了量纲分析，找出主要影响参数。在此基础上，采用商用数值模拟软件进行了破坏机制分析。结果表明，水合物分解区半径与上覆层厚度的值越大，超孔隙压力比越小，越容易发生破坏。

关键词：水合物分解，开采，井口安全性，气体喷发