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天然气水合物热激励法开采模型研究

发布时间：2016-11-17 18:16

本文关键词：天然气水合物注热开采数学模型，，由笔耕文化传播整理发布。

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天然气水合物热激励法开采模型研究

2008年3月第23卷第2期西安石油大学学报(自然科学版)

JournalofXi′anShiyouUniversity(NaturalScienceEdition)Mar.2008

Vol.23No.2

　　文章编号:16732064X(2008)0220044204

天然气水合物热激励法开采模型研究

Astudyontheseepagemodelfortheexploitationofnaturalgashydratebythermalexcitation

侯力群1,112

(1.,,北京100031)

摘要:,建立了天然气水合物热激励法开采数学模型,并在此基础上考虑

.利用有限差分法对压力和温度控制方程进行了数值求解,同时分析了地层压力场和温度场的分布规律、天然气的产量变化特征以及渗透率对它们的影响.计算结果表明,在水合物分解前沿,压力值出现跳跃而温度值达到最低点,天然气的产量随时间呈明显的周期性变化趋势,而且随着时间增长,周期逐渐变长,对渗透率的变化敏感.通过分析比较,计算结果与实验结果吻合很好.关键词:天然气水合物;热激励法;数学模型;逆反应中图分类号:TE5　　文献标识码:A　　天然气水合物是由天然气(主要是甲烷)和水在低温高压的条件下形成的一种固态晶状物质,其形成条件和分解条件都比较特殊.当温度高于临界温度或压力低于临界压力时,平衡被破坏,固态的水合物就会分解;反之,当温度低于临界温度或压力高于临界压力时,液态的水和游离的天然气又会合成固态的水合物,即逆反应过程.目前对水合物开采方法的研究主要是采用降压法模型

[126]

1　数学模型的建立

1.1　基本假设

为了合理地简化数学模型以便于方程的推导,需要作以下一些假设:①水合物的分解为分子动力

学模型;②热能(如电磁加热等)从井底稳定注入,井底温度保持恒定值;③地层中水合物的分解是从井底活塞式逐渐向外推移,而不是在整个水合物区同时进行;④考虑天然气水合物可逆反应的存在.1.2　渗流数学模型

,对热激励法开

采模型的研究还很少,而且其采用的模型都没有考虑逆反应的影响.事实上逆反应的存在对水合物在地层中的分解速度以及天然气的产量都有着很大影响,尤其是在热激励法开采中,这一点已经通过实验得到了证实[7].为此,本文在水合物分解的分子动力学模型[8]基础上,根据质量和能量守恒,推导了天然气水合物热激励法开采的压力温度控制方程,并运用有限差分方法对模型进行了数值求解,通过分析比较得到了天然气水合物开采过程的压力、温度的分布规律以及天然气产量的变化特征.

天然气水合物的分解是一个吸热的过程,地层的温度分布是不均匀的而且是变化的,因此,流体在地层中的渗流是一个非等温的渗流过程.根据连续性假设,质量守恒和能量守恒方程的有限积分形式可以统一表示为

Ψdv=Qdv,∫H?ndΓ+∫

Γn

(1)

式中,Ψ为累积项;H为达西流动项;Q为源汇项;

收稿日期:2007209225

基金项目:国家自然科学基金(10572143)和“十一五”中科院与中海油重大科技攻关合作项目(KJCX22YW2L02)研究成果作者简介:侯力群(19792),男,博士,主要从事石油天然气开发与油藏数值模拟研究工作.

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