【摘要】：到目前為止,清潔能源所占的比重越來越大,天然氣水合物也在逐漸地受到重視。海洋天然氣水合物的資源量非常豐富,但是由于其本身物理化學(xué)和結(jié)構(gòu)性質(zhì)的特殊性,使得天然氣水合物鉆井過程中會在井筒發(fā)生相態(tài)變化:鉆井時水合物層分解產(chǎn)氣后進入井筒上升,在溫度壓力滿足條件的情況下會再次生成水合物,脫離生成區(qū)域后,又會重新分解。這就使得傳統(tǒng)鉆井在溫度和壓力控制上受到更加嚴(yán)格的挑戰(zhàn),因此需要對井筒中水合物的相態(tài)變化規(guī)律進行研究。本文在分析水合物物理化學(xué)性質(zhì)以及結(jié)構(gòu)特點的基礎(chǔ)上,將海洋水合物藏與常規(guī)海底油氣藏鉆井做了對比,對水合物鉆井中會遇到的問題和目前已有的水合物鉆井技術(shù)進行了初步探索;對比并選取合適的模型對水合物相態(tài)平衡曲線進行計算機模擬,分析了不同天然氣組分類型、不同水合物抑制劑類型、濃度等因素對相態(tài)平衡曲線的影響;結(jié)合水合物生成動力學(xué)和分解動力學(xué)規(guī)律,建立了井筒中水合物生成與分解速率方程,借助文獻對模型進行驗證,并對井筒水合物相態(tài)變化進行了簡單模擬判斷;考慮天然氣水合物的相態(tài)變化,建立海洋水合物鉆井過程中井筒多相流動方程,通過數(shù)值計算對井筒內(nèi)的溫度壓力場進行模擬,結(jié)合算例,對水合物在井筒內(nèi)的相態(tài)變化情況進行預(yù)測,分析了鉆井參數(shù)變化對井筒內(nèi)水合物生成的影響規(guī)律。由計算結(jié)果得出,井筒的溫度和壓力變化是影響水合物相態(tài)變化的最主要因素,在實際的鉆井中,可以通過調(diào)整鉆井參數(shù),對井筒溫度壓力進行有效控制來對預(yù)防鉆井事故。
【學(xué)位授予單位】：中國石油大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：P744.4;P756.5
【圖文】：

1.1 研究目的與意義到今天為止，傳統(tǒng)化石能源的主導(dǎo)地位在短時間內(nèi)雖然不會發(fā)生大的改變，但是全球范圍內(nèi)應(yīng)對氣候變化和大氣污染的防治力度正在不斷增加，所以未來的能源結(jié)構(gòu)也正在慢慢改變。據(jù)預(yù)計[1]，在未來 20 年內(nèi)，清潔能源所占能源消費的比重將提高至少十個百分點。天然氣水合物燃燒后僅會產(chǎn)生少量的二氧化碳和水，污染相對于傳統(tǒng)能源小得多，能夠有效地減少全球溫室效應(yīng)。作為清潔能源的代表，水合物正在越來越受人矚目。天然氣水合物的儲量十分可觀[2-3]，勘探結(jié)果顯示，在全球范圍內(nèi)大約有 2.8×1015－8×1018m3的水合物，這個數(shù)字相當(dāng)于傳統(tǒng)能源的兩倍左右。根據(jù)形成海洋水合物的自然約束條件判斷，我國適合水合物賦存的海域面積相當(dāng)可觀。為了在未來的能源市場中占據(jù)主導(dǎo)優(yōu)勢，我國對水合物的勘探開發(fā)十分重視， 201年 5 月神狐海域水合物首次試采成功之后，經(jīng)過國務(wù)院批準(zhǔn)，天然氣水合物在同年 11 月正式成為我國第 173 個礦種。

圖 1.2 南海海槽降壓試采甲烷天然氣水合物Fig. 1.2 Methane gas flare resulting from methane hydrate de-pressurization test（3）加拿大1972 年，加拿大在麥肯齊三角洲鉆探兩口井時，由于水合物的出現(xiàn)使得泥漿現(xiàn)大量氣體，從而造成了鉆井事故。1998 年，加拿大作為發(fā)起者組織了國際大陸鉆探項目（Mallik 鉆井），項目本團隊領(lǐng)導(dǎo)，共有 5 個國家，50 家單位、研究機構(gòu)、工程公司的 300 多名科技術(shù)、工程人員參與。2001 年至 2008 年期間，進行了多次鉆探及生產(chǎn)測試，但是都由于出砂量很大得不中斷測試。但是這次嘗試首次證實天然氣水合物的工業(yè)生產(chǎn)在技術(shù)上是的，從長遠(yuǎn)來看，水合物具有很大的經(jīng)濟價值，這一系列的研究也證明在水鉆井時通過降低壓力的方法比起單純增加鉆井溫度能夠更快地產(chǎn)生氣體，而果能夠同時升高溫度降低壓力的話，產(chǎn)氣目的可以更加高效的達成。（4）印度

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本文編號：2736653