天然气水合物降压开采半解析两相产能模型
发布时间：2021-08-10 20:10
天然气水合物（NGH）被认为是最具潜力的新能源之一,目前开采产能低成为制约其高效开发的关键技术难题.本文综合考虑NGH相变、储层孔渗物性变化、气水两相渗流等复杂开采机理,建立NGH降压开采气水两相产能半解析模型,计算分析NGH降压开采动态和产能影响因素,并提出提高产能措施方向.研究结果表明,NGH降压开采前期,分解前缘移动速度较大,分解区域不断扩大,产气、产水升高;随着NGH的分解, NGH饱和度逐渐降低,产气降低,产水也随之下降;井底压力、NGH分解速率常数、渗透率等因素对产气速率影响较大,井底压力越小、储层渗透率及NGH分解速率常数越大,产气速率峰值越大;为提高NGH降压开采产能可采用向储层注热、注催化剂或水平井、水力压裂等技术措施.
【文章来源】：中国科学:物理学 力学 天文学. 2020,50(06)北大核心CSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
(网络版彩图)半解析模型与数值模型对比
(3)NGH降压开采过程看作是一个移动边界的问题,分解前缘r=r*(t)表示移动边界的位置.NGH储层由分解前缘划分为分解区(ro≤r≤r*)和未分解区(r*≤r≤re);(4)分解区孔隙中含有NGH、甲烷气和水三相,其中气水两相在流动,且分解过程中分解区域绝对渗透率K、含NGH饱和度SH、含气饱和度Sg、含水饱和度Sw随着时间变化;
图5为不同时刻NGH降压开采温度分布曲线,可以看出,分解前缘附近温度梯度最大,温度最低值出现在分解前缘处,并向井底和边界逐渐回升.这是因为NGH分解是吸热反应,且分解前缘是NGH分解最剧烈的地方,吸收大量的热,因此分解前缘处温度始终保持最低,随着围岩的热量向NGH储层传递,远离分解前缘处的温度慢慢回升.储层初始温度为281 K,从图5可以看出温度最低达到275.3 K,温降幅度最大可达到5.7°C,这与前人的实验、数值模拟结果基本一致[32–35].当NGH储层初始温度较低时,NGH分解吸收大量的热导致储层内局部区域温度大幅降低,引起NGH自保护效应、二次生成等问题,从而使得NGH分解变慢.图6为不同时刻NGH降压开采产气速率、累积产气与NGH分解气速率、累积分解气对比曲线.可以看出,NGH储层分解气速率先升高,到达峰值之后,逐渐降低.产生该规律的原因是降压开采初始阶段,分解区内压力低于NGH的平衡压力导致NGH快速分解,分解前缘迅速向前推移,分解表面积不断增加,因此分解气速率升高.降压开采后期随着NGH的分解,储层中NGH饱和度逐渐降低,因此分解气速率逐渐降低.生产井的产气量一部分来源于NGH的分解,一部分来自NGH储层中的游离气,由NGH分解提供的气量先升高后下降,而游离气基本保持不变,因而产气速率与分解气速率规律保持一致.同时,累积产气与累积分解气的差值即为产出的游离气量,可以看出该模型条件下产出气以NGH分解气为主.
【参考文献】：
期刊论文
[1]神狐水合物藏降压开采分解前缘数值模拟研究[J]. 李淑霞,武迪迪,王志强,刘佳丽,谢云飞. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2019(03)
[2]南海神狐海域天然气水合物试采成功后的思考[J]. 吴时国,王吉亮. 科学通报. 2018(01)
[3]天然气水合物注热开采热前缘传热方式探讨[J]. 郝永卯,黎晓舟,陶帅,韦馨林,刘昀晔. 天然气工业. 2017(12)
[4]全球首次海洋天然气水合物固态流化试采工程参数优化设计[J]. 周守为,赵金洲,李清平,陈伟,周建良,魏纳,郭平,孙万通. 天然气工业. 2017(09)
[5]天然气水合物降压分解过程的数值模拟[J]. 刘建军,邵祖亮,郑永香. 西南石油大学学报(自然科学版). 2017(01)
[6]三维实验模拟双水平井联合法开采天然气水合物[J]. 冯景春,李小森,王屹,张郁,李刚,陈朝阳. 现代地质. 2016(04)
[7]天然气水合物二次生成及渗透率变化对降压开采的影响[J]. 阮徐可,李小森,杨明军,于锋. 石油学报. 2015(05)
[8]不同饱和度的天然气水合物降压分解实验[J]. 李淑霞,李杰,靳玉蓉. 化工学报. 2014(04)
[9]天然气水合物降压开采理论模型及分析[J]. 赵振伟,尚新春. 中国矿业. 2010(09)
[10]天然气水合物注热开采实验研究[J]. 郝永卯,陈月明,李淑霞. 中国石油大学学报(自然科学版). 2007(04)
本文编号：3334705
【文章来源】：中国科学:物理学 力学 天文学. 2020,50(06)北大核心CSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
(网络版彩图)半解析模型与数值模型对比
(3)NGH降压开采过程看作是一个移动边界的问题,分解前缘r=r*(t)表示移动边界的位置.NGH储层由分解前缘划分为分解区(ro≤r≤r*)和未分解区(r*≤r≤re);(4)分解区孔隙中含有NGH、甲烷气和水三相,其中气水两相在流动,且分解过程中分解区域绝对渗透率K、含NGH饱和度SH、含气饱和度Sg、含水饱和度Sw随着时间变化;
图5为不同时刻NGH降压开采温度分布曲线,可以看出,分解前缘附近温度梯度最大,温度最低值出现在分解前缘处,并向井底和边界逐渐回升.这是因为NGH分解是吸热反应,且分解前缘是NGH分解最剧烈的地方,吸收大量的热,因此分解前缘处温度始终保持最低,随着围岩的热量向NGH储层传递,远离分解前缘处的温度慢慢回升.储层初始温度为281 K,从图5可以看出温度最低达到275.3 K,温降幅度最大可达到5.7°C,这与前人的实验、数值模拟结果基本一致[32–35].当NGH储层初始温度较低时,NGH分解吸收大量的热导致储层内局部区域温度大幅降低,引起NGH自保护效应、二次生成等问题,从而使得NGH分解变慢.图6为不同时刻NGH降压开采产气速率、累积产气与NGH分解气速率、累积分解气对比曲线.可以看出,NGH储层分解气速率先升高,到达峰值之后,逐渐降低.产生该规律的原因是降压开采初始阶段,分解区内压力低于NGH的平衡压力导致NGH快速分解,分解前缘迅速向前推移,分解表面积不断增加,因此分解气速率升高.降压开采后期随着NGH的分解,储层中NGH饱和度逐渐降低,因此分解气速率逐渐降低.生产井的产气量一部分来源于NGH的分解,一部分来自NGH储层中的游离气,由NGH分解提供的气量先升高后下降,而游离气基本保持不变,因而产气速率与分解气速率规律保持一致.同时,累积产气与累积分解气的差值即为产出的游离气量,可以看出该模型条件下产出气以NGH分解气为主.
【参考文献】：
期刊论文
[1]神狐水合物藏降压开采分解前缘数值模拟研究[J]. 李淑霞,武迪迪,王志强,刘佳丽,谢云飞. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2019(03)
[2]南海神狐海域天然气水合物试采成功后的思考[J]. 吴时国,王吉亮. 科学通报. 2018(01)
[3]天然气水合物注热开采热前缘传热方式探讨[J]. 郝永卯,黎晓舟,陶帅,韦馨林,刘昀晔. 天然气工业. 2017(12)
[4]全球首次海洋天然气水合物固态流化试采工程参数优化设计[J]. 周守为,赵金洲,李清平,陈伟,周建良,魏纳,郭平,孙万通. 天然气工业. 2017(09)
[5]天然气水合物降压分解过程的数值模拟[J]. 刘建军,邵祖亮,郑永香. 西南石油大学学报(自然科学版). 2017(01)
[6]三维实验模拟双水平井联合法开采天然气水合物[J]. 冯景春,李小森,王屹,张郁,李刚,陈朝阳. 现代地质. 2016(04)
[7]天然气水合物二次生成及渗透率变化对降压开采的影响[J]. 阮徐可,李小森,杨明军,于锋. 石油学报. 2015(05)
[8]不同饱和度的天然气水合物降压分解实验[J]. 李淑霞,李杰,靳玉蓉. 化工学报. 2014(04)
[9]天然气水合物降压开采理论模型及分析[J]. 赵振伟,尚新春. 中国矿业. 2010(09)
[10]天然气水合物注热开采实验研究[J]. 郝永卯,陈月明,李淑霞. 中国石油大学学报(自然科学版). 2007(04)
本文编号：3334705
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