下伏氣的天然氣水合藏開采模擬初探

1、下伏氣的天然氣水合物藏開采模擬初探+白玉湖*1李清平1李相方21 中海石油研究中心,北京,1000272 中國石油大學(xué)(北京石油天然氣工程學(xué)院,北京,102249 摘要建立了開采下伏氣的天然氣水合藏的三維數(shù)學(xué)物理模型,模型中系統(tǒng)地考慮了氣-水-水合物-冰相多相滲流過程、水合物分解動力學(xué)過程、水合物相變過程、冰-水相變過程、熱傳導(dǎo)、對流過程、滲透率變化等對于水合物分解以及產(chǎn)氣和產(chǎn)水的影響。分析了下伏氣的水合物藏在降壓開采過程中氣層和水合物層中的壓力,溫度,氣、水、冰、水合物等飽和度隨時間和空間的變化規(guī)律,得到了不同生產(chǎn)壓力條件下的產(chǎn)氣速度、產(chǎn)水速度,水合物分解產(chǎn)氣速度,水合物瞬時產(chǎn)氣比率,累計產(chǎn)

2、氣比率等參數(shù)的變化規(guī)律。發(fā)現(xiàn),在開采具有上覆水合物層的氣藏時,水合物能夠提供相當(dāng)?shù)漠a(chǎn)氣量,能夠明顯提高氣井產(chǎn)量,延長氣田穩(wěn)產(chǎn)時間。關(guān)鍵詞:自由氣藏天然氣水合物藏數(shù)值模擬降壓開采1前言天然氣水合物是由天然氣和水在一定的溫度和壓力條件下,形成的一種非化學(xué)計量型的、似冰狀的籠型晶體。保守估計,全球天然氣水合物中有機碳含量占全球總量的53.3%,是傳統(tǒng)化石能源中總碳量的兩倍1。我國南海天然氣水合物的儲量大約在600-700億噸2, 2007年南海天然氣水合物的成功取樣,初步證實了專家關(guān)于南海蘊藏著豐富的天然氣水合物的論斷。地層中水合物聚集類型分為三種3;(1水合物層上覆在含有自由氣和水的氣藏之上;(2

3、水合物上覆在自由水層之上;(3水合物層的底層和蓋層均為非滲透層。對第一種類型而言,可在開采氣藏的同時開采水合物,是現(xiàn)階段最有望實施開采的水合物儲層。西伯利亞Messoyakha氣田就是此種埋藏類型,大約有36%的天然氣產(chǎn)量來源于上覆的水合物層4。加拿大西北部地區(qū)的Mallik油田、美國阿拉斯加Prudhoe灣/Kuparuk河區(qū)域以及日本海Nankai海槽已經(jīng)進(jìn)行了現(xiàn)場的鉆井和測試,顯示了水合物層下面具有自由氣層的特征。我國南海水合物成功取芯表明南海極可能存在著第一種類型的天然氣水合物藏。本文開展下伏氣的天然氣水合物藏開采研究。Holder等5較早開展了下伏氣的天然氣水合物藏的開采研究,Bur

4、shears6,考克斯7拓展了Holder的工作,并給出了一些定性的認(rèn)識。但限于當(dāng)時對水合物的認(rèn)識,模型較為簡單,假設(shè)較多。隨著對水合物研究的不斷深入,水合物開采模型取得很大進(jìn)展,從簡單的采用經(jīng)典Stefan方程描述水合物分解過程8-11到復(fù)雜的包含動力學(xué)過程的多相滲流模型。Yousif等12引入了Kim-Bishnoi13分解動力學(xué)模型,考慮分解后生成水的流動以及變滲透率的情況,但未考慮溫度變化對于水合物分解的影響。Moridis14等建立了水合物開采的通用處理程序EOSHYDR2,該模型是在通用多相、多組分、熱流動多目的模擬器TOUGH2基礎(chǔ)上改進(jìn)的新模式,能夠模擬典型的或自然的水合物沉積

5、下的熱行為、非等溫氣體的釋放、流+國家863計劃(2006AA09A209資助*聯(lián)系方式:Tel.:Email: byh_2002體的流動行為等。Tang 等15用TOUGH-Fx/Hydrate 對水合物分解過程進(jìn)行了模擬,并與其開展的實驗進(jìn)行了對比,但模型中未考慮冰的影響。Sun 等16提出了考慮冰影響的水合物分解模型,并對一維和二維條件下的水合物分解進(jìn)行了模擬?？傊?目前考慮結(jié)冰及冰融化的模型并不多見,而在降壓法開采過程中結(jié)冰是很重要的問題。本文采用所提出的模型,對下伏氣的天然氣水合物藏的降壓法開采進(jìn)行分析。2模型建立2.1 物理模型圖1給出了降壓開采下伏氣的

6、天然氣水合藏的示意圖。在開采氣藏時,生產(chǎn)井鉆穿水合物層到達(dá)自由氣藏,通過開采水合物層之下的游離氣來降低儲層壓力,使得與天然氣接觸的水合物變得不穩(wěn)定而發(fā)生分解。還可以通過控制氣井的產(chǎn)量,從而可以控制水合物的分解速度,提高了水合物開采安全性。圖2為根據(jù)圖1建立的三維物理模型。 2.2數(shù)學(xué)模型降壓法開采水合物藏涉及到復(fù)雜的物理機制,從現(xiàn)階段的實際情況出發(fā),模型中引入了一些基本假設(shè)(1只考慮甲烷氣形成的SI 型水合物,不考慮鹽影響;(2冰的成分為純水;(3水相和氣相的滲流符合達(dá)西定律;(4質(zhì)量傳輸中,不考慮分子擴散及水動力學(xué)擴散?？紤]三組分(水合物、甲烷氣和水四相(氣相、水相、水合物相、冰相的控制方程

7、為: 氣相控制方程:g g g g g g g g(s k p m q t =+ (1 水相控制方程:圖1 下伏氣的天然氣水合物藏開采示意圖圖2下伏氣的天然氣水合物藏開采物理模型 Fig.1 The diagrammatic sketch of production of gas from hydrate reservoir underlain by gas zoneFig.2 The physical model of production of gas fromhydrate reservoir underlain by gas zonew w w w I I w w w w(k s s

8、p m q t +=+ (2 水合物相控制方程:h h h (s m t-= (3 能量方程:g g w w w w pg g h h I I e w g(t t k k C T TC p TC p K T m H m H q t =+-+ (4 其中:w w w g g Vg h h h I I I r r (1t C s C s C s C s C C =+-w w g g h h I I r (1t K s K s K s K s K K =+-g rg f g g 000g ew w(,2ln kk p p q x x y y z z r r -=- w rw f w w 000w e

9、w w(,2ln kk p p q x x y y z z r r -=- 飽和度方程:w g h I 1s s s s += (5 毛管力方程:c w g p p p =- (6 水相和巖石狀態(tài)方程:w w0w w w0(1(c p p =+-,w gw0g00(1(22p p p p c +=+- (7邊界條件: gp (0,0,0,p t p =,gp (0,0,0,T t T =g g g gn g g 0k v p =-=,w w w wn w w 0k v p =-=,(n ,xyz =初始條件:g 0i |t p p =,h 0hi |t s s =,wi 0wi |t s s

10、=,0i |t T T =其中g(shù) 、w 、h 、I 、r 分別為氣相、水相、水合物、冰相和巖石骨架的密度;為孔隙度;g s 、w s 、h s 、I s 分別為氣相,水相、水合物和冰相的飽和度;w p 、g p 、f p 分別為水相、氣相及生產(chǎn)井底的壓力;g k 、w k 分別為氣相、水相的滲透率;h m、g m 、w m 分別為水合物分解速率、水合物分解的產(chǎn)氣和產(chǎn)水速率;w C 、Vg C 、pg C 、r C 、h C 、I C 分別為水的比熱、氣體的等容比熱、氣體的等壓比熱、巖石骨架的比熱、水合物以及冰的比熱;w K 、g K 、r K 、h K 、I K 分別為水、氣、巖石骨架、水合物

11、和冰的導(dǎo)熱系數(shù); w c 、c 分別為水相、巖石孔隙的壓縮系數(shù);w0p 、g0p 分別為水相和氣相的參考壓力;w r ,ew r 分別為生產(chǎn)井的半徑,供液半徑;(,x y z 為-函數(shù);0x ,0y ,0z 為生產(chǎn)井點的坐標(biāo);gn v ,wn v 分別為氣相和水相的滲流速度;h H 為水合物分解的相變潛熱;e q 為從儲層的底層和蓋層所傳遞的能量;I H 為水結(jié)冰時的相變潛熱。由于水合物的特殊性需要補充的方程為:(1水合物分解動力學(xué)模型采用Kim-Bishnoi 模型描述水合物的合成和分解動力學(xué)過程13:g d s eq (mk A f f =- (8 其中s A 為比面,d k 為水合物的分

12、解速率常數(shù),f ,eq f 為當(dāng)?shù)貧怏w逸度和平衡時氣體逸度。(2絕對滲透率模型隨著水合物的分解,儲層絕對滲透率發(fā)生變化,采用冪率模型估計當(dāng)?shù)亟^對滲透率17,2e e 0000e (1(1k k -= - (9k 為當(dāng)?shù)氐慕^對滲透率;0為整體孔隙度;0k 為水合物完全分解后的絕對滲透率,是與孔隙度0相對應(yīng)的滲透率,即最大滲透率;e 為有效孔隙度,e 0h I (1s s =-,該變量把水合物和冰的飽和度考慮在內(nèi);為確定絕對滲透率隨孔隙度變化而變化的指數(shù)。(3相對滲透率模型和毛管力模型采用修改的Brooks-Corey 模型來描述相對滲透率和毛管力18:G 0e*rg rg g (n k k s

13、=,W 0e*rw rw w (n k k s = (10c e*c ce w (n p p s -= (11其中,0rg k 、0rw k 為相對滲透率曲線的末端值;G n 、W n 分別為與氣相、水相相對應(yīng)的指數(shù);ce p 為進(jìn)口毛管壓力,c n 表示與孔隙結(jié)構(gòu)相關(guān)的指數(shù)。由于水合物的特殊性,對飽和度作了修正,采用有效流動空間上的有效飽和度的定義方法,則:e e g gr e*g e e wr gr 1s s s s s -=-,e e e*w wr we e wr gr 1s s s s s -=-,g e g g w s s s s =+,e w w g w s s s s =+ gr

14、e gr g w s s s s =+,e wr wr g ws s s s =+ (4水合物及水的相平衡模型水合物相平衡曲線的數(shù)學(xué)表達(dá)式如下所示14:-32-53-74-105e 53exp(-43.89211734346280.776302133739303-7.2729142703050210 3.8541398590072410273.2-1.0366965682883410 1.0988218047530710exp(-1.941385044645610 3.3101821339792610-22T T T T K T T p T +<+=+23-44-85.554026449

15、38060.0767559117787059273.2-1.30465829788791108.860653166875710T T T K T T + (12 在實際水合物存在的壓力溫度范圍內(nèi)(幾兆帕到幾十兆帕之間,壓力對水冰點的影響非常微弱19,因而,水-冰(A-I 的相平衡曲線可以采用一條直線的形式表示,即qp T T = (13因此,在考慮冰水相變存在時,水合物藏中可能存在相態(tài)組合系統(tǒng)包括:冰-水合物(I+H 、氣-冰(G+I 、氣-冰-水合物(G+I+H 、水-水合物(W+H ,水-氣(W+G 、水-氣-水合物(W+G+I 、水-冰-水合物(W+I+H 、水-冰-氣(W+I+G 、水

16、-氣-水合物-冰(W+G+H+I 九種相態(tài)系統(tǒng)組合,可見,水合物藏開采過程中相態(tài)系統(tǒng)變化非常復(fù)雜。(5水合物相變吸熱模型水合物分解是一個吸熱過程,每千克水合物分解需要吸收的熱量為20:H AT B =+ (14其中A 、B 為常數(shù),1050(.A J kg K =-,3527000B J kg =。3模型求解當(dāng)考慮冰的存在對水合物分解的影響時,水合物藏中存在眾多的相態(tài)組合系統(tǒng)。如果仍然采用傳統(tǒng)方法對系統(tǒng)進(jìn)行求解就會導(dǎo)致很大的計算量。而基本變量轉(zhuǎn)換方法卻可以很好地處理此類問題16。所謂的基本變量就是從離散的控制方程中直接求解出的基本未知量,對每一個網(wǎng)格而言,基本變量的選擇都是從系統(tǒng)所涉及的變量中

17、選取,如壓力、各相飽和度、溫度等。在降壓法開采水合物藏的系統(tǒng)中,壓力總被當(dāng)作基本變量,飽和度(水、氣、水合物、冰基本變量則是根據(jù)各相所處的相態(tài)來確定。其中基本變量的選取是依據(jù)系統(tǒng)內(nèi)水相和冰相轉(zhuǎn)換而確定的,表1中列出了含水相系統(tǒng)的三種相態(tài)變化情況。表1 相態(tài)及與之對應(yīng)的基本變量Table 1 The phase statuses and their corresponding primary variables in water phaseCases Phase status Primary variables Pha1 water (W g w h ,p s s T Pha2 Ice-wate

18、r (W+I g w h I ,p s s s Pha3ice (I g h I ,p s s T在每一個時間步內(nèi),首先確定每一個網(wǎng)格所處的相態(tài)組合情況,然后確定所要求解的基本變量,從而可確定所要求解的控制方程。當(dāng)網(wǎng)格處于Pha1時,需要求解方程(1、(2、(3、(4,方程(2中不用考慮冰影響的;當(dāng)網(wǎng)格處于Pha2時,不用求解方程(4;當(dāng)網(wǎng)格處于Pha3時,需要求解方程(1、(2、(3、(4,方程(2中不考慮水影響的。采用有限差分方法對控制方程進(jìn)行離散,對流項采用迎風(fēng)格式,擴散項采用二階中心差分格。先顯式求解水合物的飽和度,然后隱式求解氣相壓力,再求解相關(guān)相飽和度,最后采用隱式方法求解能量方程

19、得到溫度的分布,具體的離散形式及求解步驟見本文作者文獻(xiàn) 21。模型中基本參數(shù)表2所示。此外上覆水合物層的厚度為30米,初始水合物飽和度為0.62,水飽和度為0.1,初始溫度280K ,初始壓力為6.0MPa ;下伏氣層的厚度為30米,初始?xì)庀囡柡投葹?.9,水相飽和度為0.1,初始壓力為6.0MPa ,初始溫度為280K 。表2 模型中的基本參數(shù)取值Table 2 The values of main physical variablesParameters Values Parameters Values w c (1/Pa5.0e-10 G n 1.5 c (1/Pa8.0e-10 W n

20、4.0 w K (W/K.m0.56 3.0 g K (W/K.m0.07 00.3 r K (W/K.m 3 0k (m 2 3.97e-14 h K (W/K.m 0.49 i p (Pa6.0e+6I K (W/K.m 3.4 I (kg/m 3900 w C (J/kg.K 4211 r (kg/m 3 2.5e+3 r C (J/kg.K 840 g (Pa.s1.0e-5 h C (J/kg.K1800 g r (m0.1 Vg C (J/kg.K2206 h (kg/m 3 910 I C (J/kg.K 2100 w (Pa.s1.0e-3i T (K280.00i k (2/

21、(mol m Pa s 3.6e+4Y X Zpg 5E+064.8E+064.6E+064.4E+064.2E+064E+063.8E+063.6E+063.4E+063.2E+063E+062.8E+062.6E+062.4E+062.2E+06Y X Zsh 0.60.550.50.450.40.350.30.250.20.150.10.05Y X Zsw 0.460.440.420.40.380.360.340.320.30.280.260.240.220.20.180.160.140.12YXZt281.5281280.5280279.5279278.5278277.5277276.

22、5276275.5275274.5274273.5YXZsi0.80.750.70.650.60.550.50.450.40.350.30.250.20.150.10.05YXZsg0.850.80.750.70.650.60.550.50.450.40.350.30.250.2圖3 在開采第116天時水合物層和氣層中各相飽和度、壓力及溫度的分布。其中圖標(biāo)中pg、sw、sh、sg、si和t分別代表壓力、水、水合物、氣、冰飽和度及溫度。生產(chǎn)井位于圖中的最左邊的角上。Fig. 3 The distributions of pressure, temperature, and saturations

23、 on the 116th day in overlying hydrate zone and underlain free gas zone in 3-D hydrate reservoir by depressurization in which the production well is located at the corner of the left hand side. Here, symbols pg, sw, sh, sg, si and t denote pressure, water saturation, hydrate saturation, gas saturati

24、on, ice saturation, and temperature, respectively.4結(jié)果討論圖3以井底壓力1MPa為例,給出了三維下伏氣的水合物藏在開采第166天時,水合物層和氣層中壓力、水、水合物、氣、冰飽和度及溫度的分布規(guī)律,其中生產(chǎn)井位于最左邊的角上。在計算中發(fā)現(xiàn),在降壓開采的初期階段,壓力降主要在底部氣層中傳播,這是因為氣層的滲透率要高于水合物層。當(dāng)氣層壓力降低至水合物相平衡壓力之下時,水合物層底部緊鄰氣層的水合物開始發(fā)生分解,產(chǎn)生氣體補充到氣層中,水合物層基底氣相飽和度增加,壓力降落開始向水合物層中傳播,在水合物層/氣層交界面上,存在著較大的垂向壓力梯度和溫度梯度,

25、正是這種溫度梯度和壓力梯度驅(qū)動著熱量和流體的流動,加速水合物的分解。在降壓過程中,水合物層/氣層交界面首先開始結(jié)冰,然后結(jié)冰區(qū)域逐漸向頂層擴展。水合物分解總體上是從水合物底層向頂層不斷延伸,但也存在著井筒周圍的徑向分解,因此,若為了增加氣井的產(chǎn)量則應(yīng)在水合物層段進(jìn)行完井生產(chǎn),增加水合物分解的面積和速度。如果水合物層作為保護(hù)氣藏的蓋層,從安全角度出發(fā),則不應(yīng)該對水合物層進(jìn)行完井生產(chǎn),以免水合物該層較早分解失去封閉作用。圖4給出了井底壓力為1MPa時,總產(chǎn)氣速度和水合物分解產(chǎn)氣速度隨時間的變化規(guī)律?？偖a(chǎn)氣速度是指生產(chǎn)井單位時間內(nèi)的產(chǎn)氣量(m3/d,而水合物分解產(chǎn)氣速度則是指單位時間內(nèi)由于水合物分解

26、而產(chǎn)生的氣體的量(m3/d?？梢?在生產(chǎn)的初期,總產(chǎn)氣速度很高,然后開始下降進(jìn)入穩(wěn)產(chǎn)階段。而水合物分解產(chǎn)氣速度在初期呈逐漸上升趨勢,這是因為氣層氣體的不斷產(chǎn)出,氣體壓力逐漸下降,從而水合物分解的驅(qū)動壓力(相平衡壓力和氣層壓力之差逐漸增大,因而水合物分解逐漸增多。然而,由于水合物分解吸熱導(dǎo)致了水合物層溫度降低,使得水合物的相平衡壓力降低,從而水合物分解驅(qū)動力并不是一直隨著氣層壓力降低而逐漸增加的,而是在某個階段達(dá)到最大值。圖中在40天時即達(dá)到了水合物最大的分解速度,隨后水合物分解進(jìn)入了平穩(wěn)的階段,水合物產(chǎn)氣速度基本維持在某個定值附近。當(dāng)氣層壓力接近井底生產(chǎn)壓力時,水合物分解消耗了大量的能量,水合

27、物層溫度降低導(dǎo)致了相平衡壓力的相應(yīng)降低,分解驅(qū)動力則逐漸減小,分解產(chǎn)氣速度降低。圖中在170天附近,水合物分解產(chǎn)氣速度迅速下降,總產(chǎn)氣速度也在此時下降。圖5給出了井底壓力為1MPa 時,水合物瞬時產(chǎn)氣比率和累計產(chǎn)氣比率隨時間的變化規(guī)律。水合物瞬時產(chǎn)氣比率是指水合物分解產(chǎn)氣速度和總產(chǎn)氣速度的比值。累積產(chǎn)氣比率是指水合物分解的累積產(chǎn)氣量和總產(chǎn)氣量的比值。從圖中看出,瞬時產(chǎn)氣比率在40天時逐漸增加至0.5,然后進(jìn)入穩(wěn)定區(qū)域,約在170天瞬時產(chǎn)氣比率迅速下降至0.2左右。從累積產(chǎn)氣比率看,水合物分解提供的氣體占總產(chǎn)氣量的35%,說明上覆的水合物層能夠很好地延長氣藏的壽命,并增加氣藏的產(chǎn)量。圖6和圖7分

28、別給出了井底壓力為1MPa ,3MPa 和5MPa 條件下總產(chǎn)氣速度和產(chǎn)水速度的比較?？梢钥闯?隨著井底壓力的降低,總產(chǎn)氣速度、產(chǎn)水速度等都增加。從圖7可見,當(dāng)井底壓力為5MPa 時,在生產(chǎn)前期階段(0-20天產(chǎn)水速度為零,原因有兩方面,一方面地層內(nèi)的壓力梯度較小,相比于氣體流動能力,水相流動能力要差,而且,氣藏中水相飽和度本身就很低,這進(jìn)一步降低了水相滲透率和水相流動能力;此外,初期階段水合物也沒有發(fā)生分解,這兩個因素導(dǎo)致了開采初期井產(chǎn)水速度較低。在井底壓力為1MPa 時,到生產(chǎn)后期,由于部分水結(jié)冰,以固態(tài)形式存于地層孔隙之中,所以產(chǎn)水速度在170天時降低幅度較大。 圖4井底壓力1MPa 時

29、水合物分解產(chǎn)氣瞬時速度和總產(chǎn)氣速度的對比圖5 井底壓力1MPa 時水合物產(chǎn)氣比率和累計產(chǎn)氣比率圖6不同井底壓力條件下產(chǎn)氣速度的比較圖7不同井底壓力條件下產(chǎn)水速度的比較Fig. 4 The comparisons of total gas and dissociation gas rate under bottom pressure of 1.0MPa Fig. 5 The comparisons of instantaneous and cumulative ratios of dissociation gas volume under bottom pressure of 1.0MPaFig

30、. 6 The comparisons of gas rate under differentFig. 7 The comparisons of water rate under different圖8給出了井底壓力分別為1MPa ,3MPa 和5Mpa 時水合物分解速度的比較?？梢?水合物分解速度曲線基本上可分為三個階段,第一個階段為分解速度上升階段,在這個階段內(nèi),由于下伏氣層不斷產(chǎn)出,壓力不斷降低,水合物分解速度逐漸增加,當(dāng)水合物分解驅(qū)動力至最大值時,水合物分解產(chǎn)氣速度達(dá)到最大值。第二個階段為平穩(wěn)產(chǎn)氣階段,在此階段,水合物分解速度較為穩(wěn)定,本計算中由于幾何模型較小,水合物分解產(chǎn)氣速度略有下

31、降。第三個階段為產(chǎn)氣迅速下降階段,在這個階段,水合物分解產(chǎn)氣速度迅速下降,這是因為前兩個階段水合物的分解消耗了地層大量的能量,造成地層溫度較低,因而水合物分解的相平衡壓力降低,加之氣層壓力的不斷消耗,共同使得水合物分解的驅(qū)動壓差減小。圖9和給出了井底壓力為1MPa ,3MPa 和5Mpa 時水合物分解產(chǎn)氣比率的比較?？梢钥闯?井底壓力越低,水合物分解產(chǎn)氣比率達(dá)到最大值的時間越短,在井底壓力為1MPa 、3MPa 和5MPa 時,達(dá)到最大分解產(chǎn)氣比率所需要的時間分別約為40天、60天和200天。井底壓力為1MPa 時,水合物分解比率最高值超過0.5。在計算中也發(fā)現(xiàn),在同樣的開采時間段內(nèi),井底壓力

32、越低,水合物累計產(chǎn)氣比率越高?？梢?在開采具有上覆水合物層的氣藏時,水合物能夠提供相當(dāng)?shù)漠a(chǎn)氣量,能夠明顯提高氣井產(chǎn)量,延長氣田穩(wěn)產(chǎn)時間。 5結(jié)論建立了下伏氣的天然氣水合物藏開采的三維數(shù)學(xué)物理模型,模型中系統(tǒng)地考慮了氣-水-水合物-冰相多相滲流過程、水合物分解動力學(xué)過程、水合物相變過程、冰-水相變過程、熱傳導(dǎo)、對流過程、滲透率變化等對于水合物分解以及產(chǎn)氣和產(chǎn)水的影響。分析了下伏氣的水合物藏在降壓開采過程中氣層和水合物層中的壓力,溫度,氣、水、冰、水合物等飽和度隨時間和空間的變化規(guī)律。發(fā)現(xiàn)在降壓開采的初期階段,壓力降主要在氣層中傳播,當(dāng)氣層壓力降低至水合物相平衡壓力之下時,水合物層底部近鄰氣層的水

33、合物開始發(fā)生分解,產(chǎn)生氣體補充到氣層中,壓力降落開始向水合物層中傳播,在水合物層/氣層交界面上,存在著較大的垂向壓力梯度和溫度梯度。降壓過程中在水合物層/氣層交界面結(jié)冰,然后結(jié)冰區(qū)域逐漸向頂層擴展。水合物分解總體上是從水合物底層向頂層不斷延伸,但也存在著井筒周圍的圖8不同井底壓力水合物分解產(chǎn)氣速度比較圖9 不同井底壓力水合物分解產(chǎn)氣比率比較Fig. 8 The comparisons of dissociation gas rate underdifferent bottom pressureFig. 9 The comparisons of instantaneous ratio of di

34、ss- ociation gas volume under different bottom pressure徑向分解,因此,若為了增加氣井的產(chǎn)量則應(yīng)在水合物層段進(jìn)行完井生產(chǎn),增加水合物分解的面積和速度。如果水合物層作為保護(hù)氣藏的蓋層,從安全角度出發(fā),則不應(yīng)該對水合物層進(jìn)行完井生產(chǎn),以免水合物蓋層較早分解失去封閉作用。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn),在開采具有上覆水合物層的氣藏時,水合物能夠提供相當(dāng)?shù)漠a(chǎn)氣量,能夠明顯提高氣井產(chǎn)量,延長氣田穩(wěn)產(chǎn)時間。參考文獻(xiàn)1.Kvenvolden K A. A primer on the geological occurrence of gas hydrate. Geol. So

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