天然氣水合物是一種重要的新型能源,具有儲(chǔ)量大、污染小和能量密度高等優(yōu)點(diǎn),開(kāi)采潛力巨大、應(yīng)用前景廣闊。我國(guó)南海天然氣水合物儲(chǔ)量約為陸上石油、天然氣資源總量的一半,實(shí)現(xiàn)我國(guó)天然氣水合物的開(kāi)發(fā),具有重大戰(zhàn)略意義。世界各國(guó)的天然氣水合物試采實(shí)踐表明,水合物藏穩(wěn)定、高效開(kāi)采仍然是世界難題,亟需大量基礎(chǔ)研究,以形成對(duì)水合物生產(chǎn)控制機(jī)理及影響因素的全面深入理解。水合物分解生產(chǎn)的本質(zhì)是打破水合物在儲(chǔ)層內(nèi)的溫壓相平衡,水合物儲(chǔ)層的滲流特性是決定開(kāi)采過(guò)程中熱動(dòng)力條件演化的關(guān)鍵因素。滲透率的大小及分布特征是評(píng)價(jià)水合物儲(chǔ)層質(zhì)量、制定合理開(kāi)采方案的重要依據(jù)。不同于油氣藏,水合物藏的滲透率隨著水合物的相變發(fā)生改變。滲透率的動(dòng)態(tài)變化本質(zhì)上受水合物孔隙行為演化的影響。然而,水合物孔隙行為演化與滲透率動(dòng)態(tài)變化的定量關(guān)聯(lián)仍是目前的研究缺口,導(dǎo)致難以構(gòu)建準(zhǔn)確的滲透率預(yù)測(cè)模型,進(jìn)而影響水合物藏生產(chǎn)性能的可靠評(píng)價(jià)。本文從多尺度展開(kāi)了多孔介質(zhì)內(nèi)水合物相變過(guò)程中滲透率的相關(guān)研究,以孔隙尺度水合物孔隙行為演化數(shù)值模型構(gòu)建及規(guī)律分析為出發(fā)點(diǎn),構(gòu)建了巖心尺度水合物賦存多孔介質(zhì)滲透率預(yù)測(cè)模型,并進(jìn)一步應(yīng)用于場(chǎng)地尺度我國(guó)南海水合物藏生產(chǎn)性能... 

【文章來(lái)源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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圖１．２天然氣水合物晶體結(jié)構(gòu)ｔ４，６ｌ??Ｆｉｇ．?１．２?Ｃｒｙｓｔａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｎａｔｕｒａｌ?ｇａｓ?ｈｙｄｒａｔｅ?［４，??

如Ｃ０２，與天然氣水合物??接觸達(dá)到氣－固平衡，并逐步進(jìn)入水合物相，使水合物中的部分天然氣組分（主要??是ＣＨ４）釋放。整個(gè)置換過(guò)程中幾乎不發(fā)生水合物分解，因此對(duì)儲(chǔ)層的力學(xué)穩(wěn)定??性影響不大。??ＣＨ４水合物穩(wěn)定區(qū)注入抑制劑后?ｒ＂??ＣＨ４水合物，，??相平衡曲線Ｙ?，??％?．／Ｘ??■Ｒ?容．一一一?乂?ＣＨ４水合物????熱解麵??ｍ?一＂一＂?’、??－進(jìn)—合物穩(wěn)定、??ＣＨ４水合物分解區(qū)??氣（ＣＨ４、ｃｏ２）、水???共存區(qū)??溫度??圖１．４水合物生產(chǎn)方法示意圖??Ｆｉｇ．?１．４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｆｏｒ?ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｅ?ｍｅｔｈｏｄｓ?ｏｆ?ｈｙｄｒａｔｅ??在水合物試采中，根據(jù)當(dāng)?shù)貎?chǔ)層的地質(zhì)特征，可對(duì)上述基本生產(chǎn)方法進(jìn)行組??合應(yīng)用，制定高效可持續(xù)的聯(lián)合生產(chǎn)方案（圖１．５）。降壓生產(chǎn)方法簡(jiǎn)單易行，??既可以用于凍土帶水合物藏的生產(chǎn)，也可以用于海洋型水合物藏的生產(chǎn)（圖１．５Ａ）。??降壓的方式包括恒定井口壓力、恒定井口抽水量等。對(duì)于一些水合物飽和度較高??的儲(chǔ)層，為了避免一次性降壓所產(chǎn)生的較大壓差使得產(chǎn)氣、產(chǎn)水量在短時(shí)間之內(nèi)??飆升進(jìn)而影響井筒的穩(wěn)定性，常常使用分步降壓［２６］。分步降壓雖不能提高儲(chǔ)層的??產(chǎn)量，但卻有效控制了生產(chǎn)的穩(wěn)定性。此外，為了緩解由降壓生產(chǎn)中常常出現(xiàn)的??二次生成水合物所引起的堵塞流道、阻礙氣體產(chǎn)出等問(wèn)題，常常在降壓生產(chǎn)進(jìn)行??到一定階段（產(chǎn)氣量偏低）的時(shí)候，向儲(chǔ)層內(nèi)注入一定量的熱水（圖１．５Ｂ）。這??樣，注入的熱水會(huì)誘導(dǎo)二次生成水合物的分解，清除氣體產(chǎn)出的障礙，使生產(chǎn)順??利持續(xù)進(jìn)行［２６】。另一種更為復(fù)雜的生產(chǎn)方案為“吞吐法”，如

產(chǎn)氣量也相當(dāng)可觀，表明了置換法在水合物開(kāi)采領(lǐng)域的有效性。日本作為油氣短??缺國(guó)，對(duì)水合物開(kāi)采的探索也同樣積極。Ｎａｎｋａｉ海槽的砂質(zhì)儲(chǔ)層以及可觀的水合??物儲(chǔ)量為日本試采提供了優(yōu)良的地質(zhì)條件。然而，在日本的三次試采中，伴隨氣??體產(chǎn)出的大量的水成為了阻礙持續(xù)生產(chǎn)的障礙。由于砂質(zhì)儲(chǔ)層的滲透率較高，水??合物分解產(chǎn)生的水在低壓井口累積，不僅阻礙了氣體的連續(xù)產(chǎn)出，也對(duì)井筒的穩(wěn)??定性構(gòu)成威脅。２０１７年５月，我國(guó)在南海神狐海域進(jìn)行了首次水合物試采。在??加置堵砂裝置以及井口調(diào)壓的的輔助下，日產(chǎn)氣量高達(dá)５０００ｍ３，且生產(chǎn)周期持??續(xù)６０天。這樣的試采結(jié)果雖優(yōu)于其他各國(guó)，但生產(chǎn)周期與日產(chǎn)量距商業(yè)開(kāi)采要??求仍有一定距離。因此，天然氣水合物的穩(wěn)定、高效開(kāi)采仍為世界難題。??Ｂｃ

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Methane hydrates:A future clean energy resource[J]. Zhenyuan Yin,Praveen Linga.  Chinese Journal of Chemical Engineering. 2019(09)
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[3]發(fā)展可再生能源和新能源與必須深層次思考的幾個(gè)科學(xué)問(wèn)題——非化石能源發(fā)展的必由之路[J]. 滕吉文,張永謙,阮小敏.  地球物理學(xué)進(jìn)展. 2010(04)



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