發(fā)布時(shí)間：2021-09-05 02:28

　　為了提高南海北部低滲透率、泥質(zhì)粉砂型天然氣水合物（以下簡(jiǎn)稱水合物）儲(chǔ)層降壓開采的氣產(chǎn)量和采收率,基于我國2017年水合物試采W17站位水合物層含有少量游離氣且下伏泥層的條件,根據(jù)實(shí)際試采數(shù)據(jù),針對(duì)單垂直井和垂直井網(wǎng)兩種布井方式,利用TOUGH+HYDRATE軟件進(jìn)行了水合物層降壓開采數(shù)值模擬,研究了開采井產(chǎn)氣/產(chǎn)水特征及開采區(qū)溫度場(chǎng)、壓力場(chǎng)、水合物飽和度場(chǎng)的變化特征,進(jìn)而分析了滲透率、井間干擾對(duì)壓力場(chǎng)、溫度場(chǎng)及流場(chǎng)變化的影響機(jī)制。研究結(jié)果表明:①低滲透率泥質(zhì)粉砂型水合物層在降壓開采過程中,水合物的分解使水合物沉積層滲透率增大,從而使氣、水產(chǎn)量增加;②在降壓開采初始階段,開采井的氣、水產(chǎn)量短時(shí)達(dá)到峰值后急劇減小,水合物迅速分解、吸熱及游離氣的涌入使得井筒附近溫度降低,而后隨著開采時(shí)間的延續(xù),氣、水滲流阻力增加,壓降傳播速率降低,水合物分解氣產(chǎn)量和井口氣產(chǎn)量不斷降低,水產(chǎn)量則緩慢上升;③水合物的分解由壓降和周邊流體滲流、傳熱聯(lián)合控制,井筒附近及水合物層上下界面處的水合物優(yōu)先分解,井口產(chǎn)出的天然氣有較大部分來自于周邊水合物層中的游離氣和孔隙水溶解氣;④采用垂直井網(wǎng)進(jìn)行水合物開采,每口井的控制... 

【文章來源】：天然氣工業(yè). 2020,40(08)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

W17站位水合物藏單垂直井累計(jì)產(chǎn)氣量模擬結(jié)果與2017年試采結(jié)果對(duì)比圖

通過對(duì)兩種布井方式的對(duì)比，可以看出在開采初期單垂直井和垂直井網(wǎng)的單井平均氣產(chǎn)量基本一致；生產(chǎn)12天后，井網(wǎng)的qR開始低于單井；生產(chǎn)36天后，井網(wǎng)的qP開始低于單井；5年生產(chǎn)期內(nèi)，垂直井網(wǎng)下的單井平均累計(jì)產(chǎn)氣量（QP、QR）、累計(jì)產(chǎn)水量（QW）均低于單垂直井的累計(jì)產(chǎn)氣量和累計(jì)產(chǎn)水量，且對(duì)應(yīng)的差值逐漸增大。這主要是因?yàn)榫W(wǎng)聯(lián)合開采時(shí)由于井間對(duì)稱性壓降分布和流場(chǎng)干擾的影響，每口井的產(chǎn)氣產(chǎn)水量只能來自于各自的壓降區(qū)域內(nèi)，垂直井網(wǎng)下單井平均控制的開采面積（1 600 m2）遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于單垂直井控制的開采面積，單垂直井在生產(chǎn)時(shí)周圍水合物儲(chǔ)層的游離氣和水會(huì)在壓差作用下向其井筒滲流，因而產(chǎn)出更多的游離氣或溶解氣；開采5年，垂直井網(wǎng)下單井平均QP與QR的差值僅為57.5×104m3，約占井口累計(jì)產(chǎn)氣量的27%，而單垂直井QP與QR的差值則為294×104 m3，約占井口累計(jì)產(chǎn)氣量的50%。隨井距增大，每口井的控制面積增大，開采后期的單井平均產(chǎn)氣/產(chǎn)水速率及累計(jì)產(chǎn)氣/產(chǎn)水量增大，但井場(chǎng)總的氣產(chǎn)量和水合物采收率降低。2.2 開采溫壓場(chǎng)及水合物飽和度分布

針對(duì)W17站位水合物藏特征，采用圓柱體水合物藏模型模擬單垂直井降壓開采，采用三維立方體水合物藏模型模擬呈正方形展布的垂直井網(wǎng)降壓開采，如圖1所示，圖中H、W、G分別表示水合物、水、游離氣。模型上、下蓋層的孔隙度及滲透率分別與相鄰的水合物層Ⅰ、泥層相同，厚度取值為20 m；上下蓋層厚度的取值應(yīng)確保開采期內(nèi)水合物層Ⅰ、Ⅱ及下伏泥層與上、下蓋層的熱流交換與壓力傳播不超出上、下蓋層范圍[3,10]。由此，模型上蓋層、水合物層Ⅰ、水合物層Ⅱ、泥層及下蓋層的厚度依次為20m、35 m、15 m、27 m、20 m，對(duì)應(yīng)孔隙度依次為35%、35%、33%、32%、32%，對(duì)應(yīng)滲透率依次為2.9 mD、2.9 mD、1.5 mD、7.4 mD、7.4 mD[17]，且滲透率各向同性。另外，氣體組分為100%CH4，孔隙水鹽度為3.05%，地溫梯度為0.044 3 K/m，沉積層密度為2 200 kg/m3。圓柱體模型沿z方向，上下蓋層網(wǎng)格尺寸（Δz）為1.0 m，水合物層Ⅰ、水合物層Ⅱ及游離氣層Δz為0.5 m；模型沿徑向r最大取值為150 m，足夠描述開采過程徑向壓力傳播[3,15]，由于開采井周邊區(qū)域內(nèi)的傳質(zhì)傳熱、相變過程非常劇烈，因此該區(qū)域的網(wǎng)格劃分更加細(xì)密，其網(wǎng)格尺寸為0.05 m，然后隨r增大，網(wǎng)格尺寸以對(duì)數(shù)形式增長(zhǎng)；整個(gè)模擬區(qū)域沿著r、z方向總共被離散為15 714個(gè)網(wǎng)格，其中包含15 452個(gè)活躍網(wǎng)格（網(wǎng)格的溫度、壓力、各相飽和度及滲透率等參數(shù)隨模擬過程不斷改變），模擬區(qū)域的最上層（上蓋層）及最下層（下蓋層）的邊界處網(wǎng)格被定義為非活躍網(wǎng)格（網(wǎng)格的溫度、壓力等參數(shù)在模擬過程中都保持恒定）。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]南海北部神狐海域天然氣水合物成藏特征及主控因素新認(rèn)識(shí)[J]. 楊勝雄,梁金強(qiáng),陸敬安,曲長(zhǎng)偉,劉博.  地學(xué)前緣. 2017(04)
[2]南海北部陸坡天然氣水合物成藏條件及其控制因素[J]. 梁金強(qiáng),王宏斌,蘇新,付少英,王力峰,郭依群,陳芳,尚久靖.  天然氣工業(yè). 2014(07)



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