天然气水合物降压开采分解前缘移动数值研究

在水合物分解过程中，已经分解的区域与未分解的区域之间存在一个过渡带，即分解前缘，研究分解前缘移动规律有助于认识水合物分解特征和进一步预测分解气量，对实际开采以及开采潜力评价提供大方向的科学参考。本文依据Stefan边界理论建立水合物分解前缘一维三相数学模型，通过参数量级分析，将水合物分解渗流场作为拟定常场，解析计算得到分解前缘随时间移动函数，同时将温度场方程无维化转换后，得到计算温度变化的超越方程。据分解前缘移动函数进一步计算总产气量以及井口产气速率。结合模型算例，认为水合物分解前缘移动与时间的平方根呈线性关系，移动速率随时间推移而减小，产气速率在开采前期达到峰值后快速下降达到稳定值。另外，以...

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Published inHăiyang dĭzhĭ yu dĭsĭjĭ dĭzhĭ Vol. 40; no. 6; p. 198
Main Authors PENG Yingyu, Zheng, SU, LIU, Lihua, JIN Guangrong, WEI Xueqin
Format Journal Article
LanguageChinese
Published Beijing Marine Geology and Quaternary Geology 01.01.2020
Subjects
Chemical engineering
Decomposition
Decompression
Distance
Exploitation
Fluid dynamics
Gas hydrates
Gas production
Hydrates
Mathematical models
Movement
Natural gas
Natural gas industry
Numerical analysis
Offshore
Oil and gas production
Parameters
Permeability
Petroleum geology
Physical properties
Porosity
Pressure reduction
Reservoirs
Sensitivity analysis
Steady flow
Temperature distribution
Temperature fields
Wellheads
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Summary:在水合物分解过程中，已经分解的区域与未分解的区域之间存在一个过渡带，即分解前缘，研究分解前缘移动规律有助于认识水合物分解特征和进一步预测分解气量，对实际开采以及开采潜力评价提供大方向的科学参考。本文依据Stefan边界理论建立水合物分解前缘一维三相数学模型，通过参数量级分析，将水合物分解渗流场作为拟定常场，解析计算得到分解前缘随时间移动函数，同时将温度场方程无维化转换后，得到计算温度变化的超越方程。据分解前缘移动函数进一步计算总产气量以及井口产气速率。结合模型算例，认为水合物分解前缘移动与时间的平方根呈线性关系，移动速率随时间推移而减小，产气速率在开采前期达到峰值后快速下降达到稳定值。另外，以南海神狐海域第一次试采结果为依据，对比发现模型计算总气量高于实际试采值，两者相对误差在可接受范围内。因此，本文对水合物开采特征评价提供了一种新的简单计算方法，并对开采潜力给出了乐观的预测。最后，通过对地层初始温度、绝对渗透率以及孔隙度敏感性分析发现，地层初始温度和渗透率增大，水合物分解前缘移动距离随之增大，初始地层温度对水合物分解影响显著。而地层孔隙度越大，分解前缘移动速率反而降低，移动距离减小，井口与分解前缘压差减小，此时分解前缘移动由储层热物理参数决定。
ISSN:0256-1492
DOI:10.16562/j.cnki.0256-1492.2020072701