從量級尺度大幅度提高產(chǎn)能是實現(xiàn)天然氣水合物(以下簡稱水合物)產(chǎn)業(yè)化開采的關(guān)鍵,而水合物開采能否產(chǎn)業(yè)化又取決于原地可采儲量能否支撐產(chǎn)業(yè)化開采所需要的基本開采周期,以及開采產(chǎn)能能否達到當(dāng)前產(chǎn)業(yè)化開采的標(biāo)準(zhǔn)。為了給水合物開發(fā)技術(shù)研究提供參考,從海域水合物增產(chǎn)理論與技術(shù)學(xué)科體系建設(shè)的角度,結(jié)合國內(nèi)外水合物實驗?zāi)M和數(shù)值模擬研究成果,分析了潛在的水合物增產(chǎn)技術(shù),提出了水合物開采增產(chǎn)的基本原理、評價方法及目前存在的技術(shù)瓶頸。研究結(jié)果表明:①復(fù)雜結(jié)構(gòu)井、多井井網(wǎng)、新型開采方法、儲層改造是實現(xiàn)天然氣水合物增產(chǎn)的主要途徑,其增產(chǎn)機理可歸納為擴大泄流面積、提高分解效率、改善滲流條件等三個方面;②復(fù)雜結(jié)構(gòu)井和井網(wǎng)是提高水合物產(chǎn)能的根本,基于復(fù)雜結(jié)構(gòu)井和井網(wǎng)系統(tǒng)輔助加熱或進行儲層改造,能從量級尺度提高水合物的產(chǎn)能;③制樣技術(shù)、儲層監(jiān)測技術(shù)和力學(xué)場耦合技術(shù)是目前水合物增產(chǎn)基礎(chǔ)研究的主要技術(shù)瓶頸,建議"十四五"期間國家水合物應(yīng)用基礎(chǔ)研究的重點應(yīng)關(guān)注上述技術(shù)瓶頸。結(jié)論認(rèn)為,以水平井或多分支井為代表的復(fù)雜結(jié)構(gòu)井、以多井簇群井開采為代表的井網(wǎng)開采模式、以降壓輔助熱激發(fā)為主的開采新方法、以水力造縫為代表的儲層改造技術(shù)的聯(lián)... 

【文章來源】：天然氣工業(yè). 2020年08期 北大核心

【文章頁數(shù)】：16 頁

【部分圖文】：

已有的天然氣水合物試采日均產(chǎn)能與產(chǎn)業(yè)化門檻產(chǎn)能之間的關(guān)系圖

盡管針對不同的地質(zhì)條件、采用不同模擬手段獲得的水平井增產(chǎn)效果模擬結(jié)果差異較大，并且針對具體儲層的水平井參數(shù)優(yōu)化需要考慮的因素也還沒有定論，但可以肯定的是：水平井一定能夠在一定程度上擴大天然氣水合物分解的面積，水平段長度越長，分解陣面越大。但是受成本、技術(shù)難度的限制，超長井段水平井在天然氣水合物儲層中的應(yīng)用仍然受限[61]。如何在短期內(nèi)快速見效并緩解工程地質(zhì)風(fēng)險，是天然氣水合物復(fù)雜結(jié)構(gòu)井應(yīng)用的關(guān)鍵。為此，中國地質(zhì)調(diào)查局青島海洋地質(zhì)研究所（以下簡稱青島海洋地質(zhì)所）提出了大尺寸主井眼多分支孔有限控砂天然氣水合物開采技術(shù)（專利號：ZL201611024784.7;JP2018-528718）。其基本思路是：首先穿透天然氣水合物儲層形成一口大直徑主井眼垂直井或水平井；然后通過在主井眼周圍形成若干與主井眼呈一定夾角、定向分布的分支孔，分支孔內(nèi)按照“防粗疏細”的基本原則填充礫石形成高滲充填通道[29]，以達到提高泥質(zhì)粉砂天然氣水合物儲層產(chǎn)氣能力、降低工程地質(zhì)風(fēng)險的雙重目的。大尺寸主井眼與多分支孔配合關(guān)系模式示意圖如圖2所示。為了驗證大尺寸主井眼多分支孔這一“單井叢式井”的增產(chǎn)效果，以“垂直主井眼∠兩分支孔”井型為例，基于我國南海神狐海域W19站位的地質(zhì)參數(shù)開展的初步模擬結(jié)果顯示，主井眼配套2口深度約為60 m的傾斜孔，能夠在緩解儲層出水的同時使天然氣產(chǎn)能翻倍[62]�？梢灶A(yù)見，在儲層控制邊界足夠大的情況下，多分支孔開采技術(shù)能夠在開采初期快速見效；但對于長期開采而言，當(dāng)天然氣水合物分解范圍超過分支孔控制邊界后，多分支孔的增產(chǎn)效果將大打折扣。因此，“主井眼多分支孔”向多分支井開采的轉(zhuǎn)化將會是必然選擇。特別是對于縱向非均質(zhì)性明顯的儲層，多分支井在開采中后期具有明顯的增產(chǎn)優(yōu)勢[63]。

總之，目前針對降壓法輔助熱激發(fā)開采模擬的研究百花齊放，研究結(jié)論不一而足�？傮w而言，單純依靠熱激發(fā)很難實現(xiàn)天然氣水合物的高效開采，依賴復(fù)雜結(jié)構(gòu)井或多井井網(wǎng)降壓，將熱激發(fā)作為輔助措施一定能夠提高天然氣水合物的產(chǎn)能。此外，天然氣水合物的分解是吸熱反應(yīng)，從長期開采的角度來看，必須要通過熱量的補充來促進天然氣水合物的分解，進而保持產(chǎn)氣的穩(wěn)定性。因此，在天然氣水合物開采過程中，加熱占有非常重要的地位。但是一味地強調(diào)注熱溫度或加熱功率可能無法提高能效比，因此在基于降壓法輔助熱激發(fā)開采天然氣水合物時，熱源作為輔助手段沒必要“用藥過猛”，而應(yīng)以最大能效比作為注熱或加熱參數(shù)的優(yōu)選標(biāo)準(zhǔn)。目前可行的辦法是通過一系列最優(yōu)化分析方法（如Pareto最優(yōu)準(zhǔn)則[85]）確定最佳的輔助加熱功率。2.4 儲層改造輔助增產(chǎn)


本文編號：2913707