【摘要】：天然氣水合物作為新型可替代能源,其開采研究已經(jīng)引起世界上很多國家的重視。全球海域天然氣水合物儲層中有90%以上的為泥質(zhì)粉砂類型。該類型的儲層膠結(jié)強度低,水合物分解后呈現(xiàn)出半流塑狀,開采過程中伴隨著塑性變形和滲透率降低的現(xiàn)象。開展該類型的水合物儲層相關(guān)實驗評價和產(chǎn)能規(guī)律研究,對該類型水合物礦藏的開采有十分重要的意義。針對泥質(zhì)粉砂水合物儲層的這種特性設(shè)計了一種巖心測試系統(tǒng),在此基礎(chǔ)上開展了泥質(zhì)粉砂水合物儲層相關(guān)特性實驗,為該類水合物礦藏產(chǎn)能評價提供基礎(chǔ)參數(shù)。結(jié)合實驗測試結(jié)果,以日本第一口試采井為例,泥質(zhì)粉砂水合物夾層滲透率和束縛水采用實驗值,研究了不同完井區(qū)間對水合物礦藏產(chǎn)能的影響。結(jié)合實驗測試結(jié)果建立了泥質(zhì)粉砂水合物理想模型,評價了泥質(zhì)粉砂水合物礦藏的產(chǎn)能。主要開展的工作和取得的認識有:(1)根據(jù)泥質(zhì)粉砂水合物儲層的特點,設(shè)計了一種特制的巖心夾持器和小壓差穩(wěn)定驅(qū)替裝置。在此基礎(chǔ)上開展了滲透率受流體流速影響實驗和束縛水特性測量實驗。實驗測得泥質(zhì)粉砂水合物儲層巖心樣品的滲透率約為2-8mD,實驗測得該巖心的束縛水飽和度為63%。實驗測取的滲透率和束縛水飽和度值可以用來作為基準標定相關(guān)的電測曲線。(2)以日本南海海槽第一口試采井AT1-P井的地質(zhì)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),泥質(zhì)粉砂水合物夾層相關(guān)參數(shù)取實驗測試值,在擬合現(xiàn)場試采產(chǎn)氣數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進行了為期一年的開采模擬。詳細分析了降壓開采過程中各個物理特性的演化過程,解釋了產(chǎn)能變化的內(nèi)在原因。(3)評價了3種不同完井區(qū)間對水合物礦藏的產(chǎn)能影響,模擬結(jié)果表明:采用水合物層下部完井方式,可以通過快速采出下伏含水層中的水來達到整個水合物藏壓力較快下降的目的,從而有效促進水合物的分解,較快速地開采水合物藏,具有較好的開采效果。在模擬開采的一年內(nèi)采用該種完井方式,最大產(chǎn)氣量約47000 m~3/d,最大氣水比約37。(4)低滲透泥質(zhì)粉砂水合物礦藏在降壓開采過程中,產(chǎn)氣量穩(wěn)定在約180m~3/d,遠不能達到工業(yè)開采的目的,需要開展壓裂和加熱等相關(guān)增產(chǎn)工藝的研究。評價了該類型水合物礦藏的產(chǎn)能及影響因素,結(jié)果表明水合物儲層的初始滲透率越高,水合物礦藏的產(chǎn)氣、產(chǎn)水速率越高;水合物儲層的初始溫度越低,水合物礦藏的產(chǎn)能越低;水合物初始飽和度越低,水合物分解產(chǎn)氣量越低,礦藏的產(chǎn)水量越高;井底流壓越低,水合物礦藏的產(chǎn)能越高。
【學位授予單位】：中國石油大學(北京)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TE53
【圖文】：

第1 章 緒 論有四種分子結(jié)構(gòu)，即Ⅰ型、Ⅱ型、H 型及一種尚未命名的結(jié)構(gòu)[1-3]。各種結(jié)構(gòu)的詳細特征見圖 1.1 所示。在自然界中最常見的為結(jié)構(gòu)Ⅰ型，其理想的化學分子式為M 5.75 H2O，M 為天然氣氣體分子，5.75 為水合數(shù)，在數(shù)值計算中通常用整數(shù) 6表示水合數(shù)。由于在自然界中最常見的為結(jié)構(gòu)Ⅰ型，因此在水合物藏開采模擬中通常用結(jié)構(gòu)Ⅰ型水合物化學性質(zhì)來進行分解動力學及質(zhì)量守恒相關(guān)的計算。

圖 1.2 天然氣水合物穩(wěn)定存在的區(qū)域[5]（a）永久凍土區(qū)（b）海底環(huán)境Fig .1.2 The stable presence area of natural gas hydrate. (a) Permafrost (b) seabedenvironment天然氣水合物的相平衡性質(zhì)主要應(yīng)用在以下幾個方面：首先，相平衡是研究水合物穩(wěn)定與否的重要理論基礎(chǔ)，為水合物成藏及找礦提供理論依據(jù)；其次，水合物的相平衡是眾多開采方法及理論的依據(jù)；水合物的相平衡也為油氣儲運領(lǐng)域防止管道堵塞提供了理論基礎(chǔ)[6,7]。綜合國內(nèi)外學者的研究成果可以發(fā)現(xiàn)[8,11]，氣體組分、天然氣水合物儲層中水的鹽度、多孔介質(zhì)的毛管力等對天然氣水合物的相平衡曲線影響較大。重烴組分含量增加，相平衡曲線向高溫、低壓方向移動，即水合物越穩(wěn)定�？紫端}度增加，相平衡曲線向低溫、高壓方向移動，即水合物越不穩(wěn)定。天然氣水合物在多孔介質(zhì)中需要更低的溫度和更高的壓力才能穩(wěn)定存在，即水合物在多孔介質(zhì)中穩(wěn)定存在需要更加苛刻的條件。

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本文編號：2712563