多孔介质内水合物相变过程渗流特性多尺度研究
发布时间：2021-01-26 16:36
天然气水合物是一种重要的新型能源,具有储量大、污染小和能量密度高等优点,开采潜力巨大、应用前景广阔。我国南海天然气水合物储量约为陆上石油、天然气资源总量的一半,实现我国天然气水合物的开发,具有重大战略意义。世界各国的天然气水合物试采实践表明,水合物藏稳定、高效开采仍然是世界难题,亟需大量基础研究,以形成对水合物生产控制机理及影响因素的全面深入理解。水合物分解生产的本质是打破水合物在储层内的温压相平衡,水合物储层的渗流特性是决定开采过程中热动力条件演化的关键因素。渗透率的大小及分布特征是评价水合物储层质量、制定合理开采方案的重要依据。不同于油气藏,水合物藏的渗透率随着水合物的相变发生改变。渗透率的动态变化本质上受水合物孔隙行为演化的影响。然而,水合物孔隙行为演化与渗透率动态变化的定量关联仍是目前的研究缺口,导致难以构建准确的渗透率预测模型,进而影响水合物藏生产性能的可靠评价。本文从多尺度展开了多孔介质内水合物相变过程中渗透率的相关研究,以孔隙尺度水合物孔隙行为演化数值模型构建及规律分析为出发点,构建了岩心尺度水合物赋存多孔介质渗透率预测模型,并进一步应用于场地尺度我国南海水合物藏生产性能...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：137 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２天然气水合物晶体结构ｔ４，６ｌ??Ｆｉｇ．?１．２?Ｃｒｙｓｔａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｎａｔｕｒａｌ?ｇａｓ?ｈｙｄｒａｔｅ?［４，??
如Ｃ０２，与天然气水合物??接触达到气－固平衡，并逐步进入水合物相，使水合物中的部分天然气组分（主要??是ＣＨ４）释放。整个置换过程中几乎不发生水合物分解，因此对储层的力学稳定??性影响不大。??ＣＨ４水合物稳定区注入抑制剂后?ｒ＂??ＣＨ４水合物，，??相平衡曲线Ｙ?，??％?．／Ｘ??■Ｒ?容．一一一?乂?ＣＨ４水合物????热解麵??ｍ?一＂一＂?’、??－进—合物稳定、??ＣＨ４水合物分解区??气（ＣＨ４、ｃｏ２）、水???共存区??温度??图１．４水合物生产方法示意图??Ｆｉｇ．?１．４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｆｏｒ?ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｅ?ｍｅｔｈｏｄｓ?ｏｆ?ｈｙｄｒａｔｅ??在水合物试采中，根据当地储层的地质特征，可对上述基本生产方法进行组??合应用，制定高效可持续的联合生产方案（图１．５）。降压生产方法简单易行，??既可以用于冻土带水合物藏的生产，也可以用于海洋型水合物藏的生产（图１．５Ａ）。??降压的方式包括恒定井口压力、恒定井口抽水量等。对于一些水合物饱和度较高??的储层，为了避免一次性降压所产生的较大压差使得产气、产水量在短时间之内??飙升进而影响井筒的稳定性，常常使用分步降压［２６］。分步降压虽不能提高储层的??产量，但却有效控制了生产的稳定性。此外，为了缓解由降压生产中常常出现的??二次生成水合物所引起的堵塞流道、阻碍气体产出等问题，常常在降压生产进行??到一定阶段（产气量偏低）的时候，向储层内注入一定量的热水（图１．５Ｂ）。这??样，注入的热水会诱导二次生成水合物的分解，清除气体产出的障碍，使生产顺??利持续进行［２６】。另一种更为复杂的生产方案为“吞吐法”，如
产气量也相当可观，表明了置换法在水合物开采领域的有效性。日本作为油气短??缺国，对水合物开采的探索也同样积极。Ｎａｎｋａｉ海槽的砂质储层以及可观的水合??物储量为日本试采提供了优良的地质条件。然而，在日本的三次试采中，伴随气??体产出的大量的水成为了阻碍持续生产的障碍。由于砂质储层的渗透率较高，水??合物分解产生的水在低压井口累积，不仅阻碍了气体的连续产出，也对井筒的稳??定性构成威胁。２０１７年５月，我国在南海神狐海域进行了首次水合物试采。在??加置堵砂装置以及井口调压的的辅助下，日产气量高达５０００ｍ３，且生产周期持??续６０天。这样的试采结果虽优于其他各国，但生产周期与日产量距商业开采要??求仍有一定距离。因此，天然气水合物的稳定、高效开采仍为世界难题。??Ｂｃ
【参考文献】：
期刊论文
[1]Methane hydrates:A future clean energy resource[J]. Zhenyuan Yin,Praveen Linga. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2019(09)
[2]天然气水合物储层参数测井评价综述[J]. 孙建孟,罗红,焦滔,陈华,宋丽媛,熊铸. 地球物理学进展. 2018(02)
[3]发展可再生能源和新能源与必须深层次思考的几个科学问题——非化石能源发展的必由之路[J]. 滕吉文,张永谦,阮小敏. 地球物理学进展. 2010(04)
本文编号：3001456
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：137 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２天然气水合物晶体结构ｔ４，６ｌ??Ｆｉｇ．?１．２?Ｃｒｙｓｔａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｎａｔｕｒａｌ?ｇａｓ?ｈｙｄｒａｔｅ?［４，??
如Ｃ０２，与天然气水合物??接触达到气－固平衡，并逐步进入水合物相，使水合物中的部分天然气组分（主要??是ＣＨ４）释放。整个置换过程中几乎不发生水合物分解，因此对储层的力学稳定??性影响不大。??ＣＨ４水合物稳定区注入抑制剂后?ｒ＂??ＣＨ４水合物，，??相平衡曲线Ｙ?，??％?．／Ｘ??■Ｒ?容．一一一?乂?ＣＨ４水合物????热解麵??ｍ?一＂一＂?’、??－进—合物稳定、??ＣＨ４水合物分解区??气（ＣＨ４、ｃｏ２）、水???共存区??温度??图１．４水合物生产方法示意图??Ｆｉｇ．?１．４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｆｏｒ?ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｅ?ｍｅｔｈｏｄｓ?ｏｆ?ｈｙｄｒａｔｅ??在水合物试采中，根据当地储层的地质特征，可对上述基本生产方法进行组??合应用，制定高效可持续的联合生产方案（图１．５）。降压生产方法简单易行，??既可以用于冻土带水合物藏的生产，也可以用于海洋型水合物藏的生产（图１．５Ａ）。??降压的方式包括恒定井口压力、恒定井口抽水量等。对于一些水合物饱和度较高??的储层，为了避免一次性降压所产生的较大压差使得产气、产水量在短时间之内??飙升进而影响井筒的稳定性，常常使用分步降压［２６］。分步降压虽不能提高储层的??产量，但却有效控制了生产的稳定性。此外，为了缓解由降压生产中常常出现的??二次生成水合物所引起的堵塞流道、阻碍气体产出等问题，常常在降压生产进行??到一定阶段（产气量偏低）的时候，向储层内注入一定量的热水（图１．５Ｂ）。这??样，注入的热水会诱导二次生成水合物的分解，清除气体产出的障碍，使生产顺??利持续进行［２６】。另一种更为复杂的生产方案为“吞吐法”，如
产气量也相当可观，表明了置换法在水合物开采领域的有效性。日本作为油气短??缺国，对水合物开采的探索也同样积极。Ｎａｎｋａｉ海槽的砂质储层以及可观的水合??物储量为日本试采提供了优良的地质条件。然而，在日本的三次试采中，伴随气??体产出的大量的水成为了阻碍持续生产的障碍。由于砂质储层的渗透率较高，水??合物分解产生的水在低压井口累积，不仅阻碍了气体的连续产出，也对井筒的稳??定性构成威胁。２０１７年５月，我国在南海神狐海域进行了首次水合物试采。在??加置堵砂装置以及井口调压的的辅助下，日产气量高达５０００ｍ３，且生产周期持??续６０天。这样的试采结果虽优于其他各国，但生产周期与日产量距商业开采要??求仍有一定距离。因此，天然气水合物的稳定、高效开采仍为世界难题。??Ｂｃ
【参考文献】：
期刊论文
[1]Methane hydrates:A future clean energy resource[J]. Zhenyuan Yin,Praveen Linga. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2019(09)
[2]天然气水合物储层参数测井评价综述[J]. 孙建孟,罗红,焦滔,陈华,宋丽媛,熊铸. 地球物理学进展. 2018(02)
[3]发展可再生能源和新能源与必须深层次思考的几个科学问题——非化石能源发展的必由之路[J]. 滕吉文,张永谦,阮小敏. 地球物理学进展. 2010(04)
本文编号：3001456
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