天然气水合物储藏降压开采产量流固耦合模拟

合集下载

降压法开采天然气水合物藏物理模拟相似准则分析

降压法开采天然气水合物藏物理模拟相似准则分析
白玉 湖 李 清 平 李 相 方
( 中海 石 油 研 究 中心 ; 2 中 国石 油 大 学 ( 京 ) 油 天 然 气 工 程 学 院 ) 1 北 石
摘 要 考虑 降压法 开采 天然 气水合 物藏 中所 涉及 到 的水合 物 分解 动 力学过程 、 多相渗 流过 程 、 相 变及 传 热等 几个 重要 因素 , 导 出 了三 维降 压法 开采 水合物 藏物 理模 拟 实验应 满足 的相 似 准则 , 推 并 对 各 个相似 参数 的物 理 意义进行 了分析 。
V ・( VT)一 r h H K h A
第 一 作 者 简 介 : 玉湖 , , 程 师 ,0 6年 获 中 国科 学 院力 学 研 究 所 流 体 力 学 专 业 博 士 学 位 , 在 中 国海 洋 石 油 研 究 中心 博 士 后 科 研 工 白 男 工 20 现 作 站 从 事 天 然 气 水 合 物 开 采及 灾 害分 析 、 聚合 物 驱 等 多 相 渗 流 方 面 的 研 究 工 作 。地 址 : 京 市 东 城 区 东 直 门 外 小街 6号海 洋 石 油 大 厦 1O 北 5 l室
此 , 然气水 合物 被 认 为 是 一 种很 有 前 景 的清 洁 能 天 源口 ] 。很多 研究 者进 行 了大 量 的 水 合物 分 解 室 内 实验 l ]但 少有 实 验 是 建立 在 相 似 原 理 基 础 之 上 , 5 , 究其 原 因可 能 是 因 为水 合 物 分 解 涉 及 很 多 复 杂 机 理, 而现 在 的理论 不能 很好 地解 释水合 物 分解 过程 。
( 编 :0 0 7 。 电 话 :l 邮 102) O O一8 5 3 2 。 E malB ih @ C O C c m. i 4 27 9 i ay 2 I O . o c 。 : q q

不同饱和度的天然气水合物降压分解实验

不同饱和度的天然气水合物降压分解实验
o f P e t r o l e u m E n g i n e e r i n g i n C h i n a U n i v e r s i t y o f P e t r o l e u m, Q i n g d a o 2 6 6 5 8 0 , S h a n d o n g , C h i n a ; S h e n z h e n B r a n c h I n s t i t u t e ,
Ab s t r a c t : Na t u r a l g a s h y d r a t e( N GH ) , a h i g h q u a l i t y , c l e a n a n d e ic f i e n t n e w e n e r g y , h a s r e c e i v e d wo r l d w i d e
a t t e n t i o n .Amo n g t h e NGH d i s s o c i a t i o n me t h o d s ,d e p r e s s u r i z a t i o n h a s b e e n c o n s i d e r e d a s a n e f f e c t i v e wa y . Ho we v e r , t h e r e s u l t o f d e p r e s s u r i z a t i o n d i s s o c i a t i o n i S d i f f e r e n t f o r NGH wi h t d i fe r e n t s a t u r a t i o n s . A h o me — ma d e o n e — d i me n s i o n a l e x p e i r me n t a l s y s t e m i S u s e d or f s ud t y i n g f o r ma t i o n a n d d i s s o c i a t i o n b e h a v i o r O f NGH.At s i mu l a t i o n ma i r n e g e o l o g i c a l c o n d i t i o n s . NGH wi t h d i f e r e n t s a t u r a t i o n s i S f o m e r d i n t h e s i mu l a t e d p o r o u s me d i a . T h e n t h e y a r e d i s s o c i a t e d b y d e p r e s s u r i z i n g s l o wl y . Di s s o c i a t i o n p e r f o m a r n c e a n d s a ur t a t i o n i n l f u e n c e o f NGH a r e a n a l y z e d . T h e r e s u l t s s h o w t h a t : he t NGH d i s s o c i a t i o n b y d e p r e s s u r i z a t i o n c a n b e d i v i d e d i n t o t h r e e s t a g e s : f r e e g a s p r o d u c t i o n i n he t e a r l y s t a g e , g a s r e l e a s e f r o m h y ra d t e d i s s o c i a t i o n i n t h e s e c o n d s t a g e a n d s u r p l u s re f e g a s r e l e a s e i n t h e t h i r d s ag t e . I n t h e s e c o n d s t a g e , wi t h NGH s a t u r a t i o n i n c r e a s i n g ro f m 1 6 % t o 4 8 %, t h e a v e r a g e r a t e o f g a s p r o d u c t i o n i n c r e a s e s i f r s t a n d t h e n d e c r e a s e s . I t s h o ws t h a t he t e f r e c t O f NGH s a t u r a t i o n o n g a s p r o d u c t i o n r a t e b v NGH d i s s o c i a t i o n i S o f n o n — l i n e a r r e l a t i o n . Hi g h e r NGH s a t u r a t i o n r e s u l t s i n a l a r g e r ng a e o f t e mp e r a ur t e d e c r e a s e . Wi mi n t h e r a n g e o f o u r e x p e r i me n t a l c o n d i t i o n s . he t d i s s o c i a t i o n r a t e o f NGH wi t h me d i u m s a t u r a t i o n

多孔介质中甲烷水合物降压分解的LBM模拟

多孔介质中甲烷水合物降压分解的LBM模拟

天然气水合物又称甲烷水合物,其主要由天然气和水在低温高压下形成的笼型化合物,主要存在于海底沉积层和永久冻土区。

由于其储量巨大、能量密度高且清洁无污染,对其开采已成为解决当前能源问题的重要选择。

天然气水合物开采方法主要有降压、注热和注入化学抑制剂法,其中降压法是通过泵吸作用降低环境压力使天然气水合物分解,也是最直接经济的开采方法。

中、日、美等多个国家已经进行了天然气水合物试开采,并取得了一定的进展[1鄄3]。

但商业开采还面临一系列问题,目前主要通过实验和数值计算来对水合物分解特性、影响因素及分解对岩层力学特性影响进行研究。

多孔介质骨架结构和水合物的赋存状态是重要影响因素。

Zhang等[4]、Zhan等[5]构建了不同粒径和孔径的多孔介质,分析了多孔介质对水合物分解特性、甲烷回收率以及稳定压力的影响;Wen等[6]对多孔介质中甲烷水合物分解进行了可视化微观观测,探究了颗粒多孔介质中甲烷水合物降压分解的LBM模拟吉梦霞,梁海峰*,张强,杨琨(太原理工大学化学化工学院,山西太原030024)摘要:甲烷水合物藏的分解过程与多孔介质骨架结构及自身赋存状态等因素有关。

采用格子Boltzmann方法(Lattice Boltzmann Method,LBM)的Shan鄄Chen模型模拟多组分多相流动,采用Kim鄄Bishnoi模型描述水合物分解反应,并结合VOP方法表示水合物分解的固鄄液鄄气转变,模拟了孔隙率、骨架结构以及水合物的赋存状态对多孔介质中甲烷水合物分解特性的影响,通过达姆科勒数(Da)表征分析控制机理。

研究发现:水合物分解过程是先由传质扩散控制、后传质和化学反应相当、最后为反应控制的过程;多孔介质孔隙率大、迂曲度小、水合物处于包裹状态更有利于水合物分解,且孔隙率小于50%时降压分解不具有显著优势,应考虑降压注热联合开采。

关键词:甲烷水合物;降压开采;格子Boltzmann方法;多孔介质;控制机理;产气特性;达姆科勒数中图分类号:TE31文献标志码:A文章编号:1001鄄9219(2020)06鄄82鄄06LBM simulation of decompression decomposition of methane hydrate in porous mediumJI Meng鄄xia,LIANG Hai鄄feng,ZHANG Qiang,YANG Kun(School of Chemistry and Chemical Engineering,Taiyuan University of Technology,Taiyuan030024,Shanxi,China)Abstract:The decomposition process of methane hydrate reservoirs is related to the factors such as the skeleton structure of the porous medium and its own occurrence state.The Shan鄄Chen model of the lattice Boltzmann method was used to simulate multi鄄component multi鄄phase flow,the Kim鄄Bishnoi model was used to describe the hydrate decomposition reaction,and the VOP method was used to represent the solid鄄liquid鄄gas transition of hydrate decomposition.The effects of porosity,skeleton structure and hydration occurrence state on the decomposition characteristics of methane hydrate in the porous medium were simulated.The decomposition control mechanism was characterized by the Damcole number(Da).The research found that the hydrate decomposition process was controlled by mass transfer and diffusion,followed by mass transfer and chemical reaction,and then by reaction.The porous medium has large porosity and small tortuosity,and the hydrate is in a wrapped state,which are more conducive to hydrate decomposition. The decompression decomposition has no significant advantages when the porosity is less than50%,thus the combined mining of decompression and heat in jection should be considered.Keywords:methane hydrate;depressurized mining;lattice Boltzmann method;porous medium;control mechanism;gas production characteristics;Damcoll number收稿日期:2020鄄08鄄05;基金项目:国家自然科学青年基金资助项目(编号:51106104);作者简介:吉梦霞(1996鄄),女,硕士研究生,主要从事基于LBM水合物分解模拟研究,电话:159****1572,Email:****************;*通讯作者:梁海峰(1980鄄),男,副教授,主要从事多孔介质内传热传质及水合物开采研究,电话:136****5697,Email:lianghaifeng@tyut.。

天然气水合物藏降压开采数值模拟研究

天然气水合物藏降压开采数值模拟研究
1模 型 建 立
平缓的 , 在地层深处和井底 处压差不是很大 。 这是 因为生产井射
孔在整个天然气层 , 而不是水合物层 。由于天然气层 中没有固态
水合物存在 , 因此地层 绝对 渗透率较高 , 导致 了压力在整个平 面 上都传播较快 。
基于天然气水合物的分解流动特性 ,以及相关 的渗流理论
洁净 能源。 目前 ,天然气水合物的基础研究方面 已经取得 了较 大的进
2 . 地层压力分 布规律 .1 2 图 1 为生产 8 0天时的地层压力平面分布 图。从 图中可以 0
展 。综合各 国科 学家提 出的开采技 术 , 主要包括 : 热法 、 加 降压
法、 注化学剂 、 O 置换法 、 C 斜井法 、 开矿法等。 在开采数值模拟研
层 分上下两层 , 上层 为水合物层 , 层为天然气 层 , 下 上层含 有 甲
烷、 、 水 水合物 , 下层仅含有 甲烷和水 。 现将储层划分为 9 9 2的 ** 网格模型 , x方 向和 Y方 向各划分 9个网格 , 在 每个 网格长宽均 图 2生产 80天时地层温度分 布平 面图 0
以及 能量守恒方程 :
旦 一C = [ ・
ot t
图 1生产 8 0天时地层压力分布平面 图 0
姗 +・ V{ [
iI△HIq CT qCT n・ + w W+ g s
p W +
T ・H Ah +
2开 采 模 拟 计 算
21 型参数 .模
考虑三维天然气水合物层 , 长宽均为 4 0 厚度为 1m。储 5解需要吸收大量的热量 , 而越靠 近井底处地层 能 量 补充越缓慢 , 因此便在井 底附近形成 了低温分 布 ; 二 , 第 越靠
伽 啪

天然气水合物藏降压开采流固耦合数值模拟研究

天然气水合物藏降压开采流固耦合数值模拟研究

天然气水合物藏降压开采流固耦合数值模拟研究一、综述天然气水合物(NGH)作为具有巨大潜在能源价值的未来能源,其勘查与开发受到了全球范围内的广泛关注。

NGH的开采过程中面临着诸多技术挑战,如储层伤害、降水诱发滑坡等。

为了克服这些问题,实现安全高效的开发,本文首先对近年来NGH藏降压开采过程中的流固耦合现象进行了综述,在了解现有研究成果的基础上,分析了目前研究中存在的主要问题和不足,并提出了本论文的研究目的和意义。

1. 天然气水合物的形成与分布天然气水合物,作为一种重要的潜在替代能源,备受全球关注。

它是由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状结晶物质。

这种物质在自然界中广泛分布在深海或陆域的永久冻土区,主要由甲烷、乙烷、丙烷等烃类气体与水分子组成。

关于天然气水合物的形成机理,目前已有多种理论:一是动力学机制,认为水合物的形成是天然气分子在特定温度和压力条件下,与水分子发生化学反应,通过动力学过程逐渐积累而形成;二是热力学机制,强调在高温高压条件下,天然气与水分子间的相互作用导致水合物的稳定存在。

尽管天然气水合物的形成机制尚不完全清楚,但大量研究表明,水合物的形成受到多种环境因素的影响,如温度、压力、气体成分、含盐度、杂质以及地质构造等。

在深海环境中,高压力、低温和充足的液态水为水合物的形成提供了有利条件。

天然气水合物的分布范围广泛,从浅海到深海,甚至北极和南极的冰层下,都有可能找到它的踪迹。

全球已知的最大的水合物矿床位于俄罗斯西伯利亚的维特洛克海盆,该地区的水合物储量估计超过1000万亿立方米。

我国南海神狐海域也发现了巨量的水合物资源,为我国天然气水合物的研究和开发提供了重要依据。

值得注意的是,水合物的分布并不均匀,它往往与地质构造和油气藏密切相关。

在油气藏发育区,由于地层中的油气和水合物具有相似的高压和低温条件,它们可以相互作用形成互层的天然气水合物和石油天然气混合储层。

水合物还可以与盐岩、砂岩等地质结构相互作用,形成富含盐岩气的水合物储层。

盐水体系中天然气水合物降压开采数值模拟

盐水体系中天然气水合物降压开采数值模拟

・81・
结果与试验结果进行比较 。
见表 1。假设 : ① 储层流体渗流符合达西定律 ; ② 考 虑盐和化学剂组分在水合物藏中的对流与扩散 , 其 中盐和化学剂扩散遵循 Fick 定律 ; ③ 忽略气在水中 的溶解 ; ④ 忽略盐和化学剂在岩石表面的吸附损失 以及与地层水矿物离子的化学反应等损失 ; ⑤ 考虑 热传导和对流的能量守恒方程 。
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
・82・
中国石油大学学报 (自然科学版 ) 2009 年 6 月
11113 盐或化学剂的输运方程
3Hale Waihona Puke 3气相中各组分的质量守恒方程为 ・
kKrG B Gμ G
5 φS G , Φ G + ∑( Q GV , N +M GV , N ) = 5t B G N
( 1)
N = 1, 2, 3, 4.
液相中各组分的质量守恒方程为 ・
kKrL B Lμ L
ΦL +
∑(Q
N
国内外学者在天然气水合物藏开采计算方面进 行了大量研究 ,部分学者把水合物分解看成是一个 类似于冰融化的动界面消融的过程 , 采用经典的
Stefan方程描述水合物的分解过程 。 Yousif 建立
[1]
分模型 , 研究注入甲醇条件下水合物的分解 ; Mori2 [8] dis 在 TOUGH2 多组分 、 多相的热能模拟软件基础 上 ,建立了 EOSHYDR2 模块 , 通过求解物质和能量 守恒方程 ,模拟各种复杂地层条件下天然气水合物 藏的气体不等温释放 、 相特征 、 流体流动和热量变 化 。在上述数学模型的基础上 , 笔者结合天然气水 合物藏的特点 ,考虑盐和化学剂的输运方程 、 天然气 水合物的分解动力学方程等 , 建立天然气水合物储 层降压开采的三相八组分数学模型 , 并对模型计算

天然气水合物藏开采物性变化的流固耦合研究

天然气水合物藏开采物性变化的流固耦合研究
2 S n p cI tr a in lPerlu Ex oa in a d De eo me tC mp n . i o e ne n to a to e m plr to n v lp n o a y,Bej n 0 8 iig 1 0 3,Ch n 0 ia)
A b tac : Consd rng t e e f c s ofg s hy at s oca i nd t nt r c in e w e n p ous l i l sr t ie i h fe t a dr e dis iton a he i e a to b t e or fu d fow n o k de o mato a d r c fr in, a ga — t r t o pha e non iot r a l d— o i oup i a he a ia od lwase t bls d f s hy a e r s r r s wa e w s —s he m lfui s ld c lng m t m tc lm e s a ihe orga dr t e e vois。a o r — nd a c r e s ndig fn t lm e o a w a d veo d. Tak n s hy a e r s v r o e io Gul S a x m pl po n i ie ee ntpr gr m s e l pe i g a ga dr t e er oi fM x c fa n e a e,t s rb i n he diti uton a d va i in o h t e ss a e a h rato f t e s r s t t nd t e phy ia a a e e s w e e a lz d. T h e u t how ha h fe to s h r t s oca i sc lp r m t r r nay e e r s ls s t tt e e f c fga yd a e dis iton,

海洋天然气水合物固态流化开采大型物理模拟实验

海洋天然气水合物固态流化开采大型物理模拟实验

海洋天然气水合物固态流化开采大型物理模拟实验赵金洲1 李海涛1 张烈辉1 孙万通1 伍开松1李清平2 赵军1 吕鑫2 王国荣11.“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室·西南石油大学2.中海油研究总院有限责任公司摘 要 天然气水合物是继页岩气、致密气、煤层气等之后潜力巨大的接替能源,国内外天然气水合物开采技术研究和试采工程以降压法为主,均借鉴常规油气开采工艺,由于试采时间短,回避了长期开采存在的环境安全、装备安全、生产安全以及工程地质等风险。

为此,由西南石油大学、中国海洋石油集团有限公司、四川宏华石油设备有限公司等单位组成的联合项目组历经多年协同攻关,提出了海洋非成岩天然气水合物固态流化开采原理,发明了基于该原理的模拟实验方法和技术,研制和开发了具有完全自主知识产权的全球首个海洋天然气水合物固态流化开采大型物理模拟实验系统。

基于上述实验系统,开展了与海洋非成岩天然气水合物固态流化开采相关的天然气水合物样品快速制备、高效破碎及管道输送等物理模拟实验,验证了海洋非成岩天然气水合物固态流化开采相关理论模型的准确性,揭示了海洋非成岩天然气水合物固态流化开采过程中关键参数的变化规律。

该项研究成果为全球首次海洋天然气水合物固态流化试采的成功开展奠定了重要的基础。

关键词 海洋未成岩 天然气水合物 固态流化开采 大型物理模拟实验系统 样品制备 高效破碎 管道输送DOI: 10.3787/j.issn.1000-0976.2018.10.011Large-scale physical simulation experiment of solid fluidization exploitation ofmarine gas hydrateZhao Jinzhou1, Li Haitao1, Zhang Liehui1, Sun Wantong1, Wu Kaisong1,Li Qingping2, Zhao Jun1, Lü Xin2 & Wang Guorong1(1. State Key Laboratory of Oil & Gas Reservoir Geology and Exploitation//Southwest Petroleum University, Chengdu, Sichuan 610500, China; 2. CNOOC Research Institute Co., Ltd., Beijing 100027, China)NATUR. GAS IND. VOLUME 38, ISSUE 10, pp.73-83, 10/25/2018. (ISSN 1000-0976; In Chinese) Abstract: Natural gas hydrate is one of the most potential successive energy sources after shale gas, tight gas and coal seam gas. The depressurization method is the main method for the research and trial exploitation of natural gas hydrate at home and abroad, referring to the conventional oil and gas production technologies. Due to its short exploitation time, such previous risks of environmental safety, equipment security, production safety, and engineering geology existed in long-term extraction are avoided. Therefore, the Southwest Pe-troleum University together with the China National Offshore Oil Corporation (CNOOC) and the Sichuan Honghua Petroleum Equipment Co. LTD advanced the principle of marine gas hydrate solid fluidization exploitation through many years of joint efforts. Based on this principle, a simulation experiment method and technology were developed, and the first large-scale physical simulation experiment sys-tem for solid fluidization exploitation of marine natural gas hydrate has been researched and developed. Based on this system, physical simulation experiments of rapid preparation, high-efficient crushing and pipeline transportation in marine non-diagenetic gas hydrate sol-id fluidization exploitation were carried out; the accuracy of the theoretical model of marine non-diagenetic gas hydrate solid fluidization exploitation was verified; and the variation behavior of key parameters in marine non-diagenetic gas hydrate solid fluidization exploita-tion was revealed. This study results laid an important foundation for the successful development of the first solid fluidization exploita-tion of marine natural gas hydrate in the world.Keywords:Marine non-diagenetic; Natural gas hydrate; Solid fluidization exploitation; Large-scale physical simulation experiment sys-tem; Sample preparation; High-efficient crushing; Pipeline transportation基金项目:国家重点研发计划“海洋水合物固态流化测试新技术”(编号:2016YFC0304008)、国家自然科学基金重点项目“控压钻井测控理论及关键问题研究”(编号:51334003)、中国工程院中国工程科技中长期发展战略研究项目“面向2035的深海天然气水合物开发战略研究”(编号:2017-ZCQ-5)。

天然气水合物降压开采生产动态特征及产能预测

天然气水合物降压开采生产动态特征及产能预测

对产能预测结果进行评估,分析预测 结果的准确性和可靠性。
探讨实例应用过程中遇到的问题和不 足,提出改进措施和建议。
06
结论与展望
研究结论总结
天然气水合物降压开采是有效的
通过降压方法开采天然气水合物,能够实现稳定的生产,并且对 环境产生较小的影响。
生产动态特征明显
降压开采过程中,气体产率和水合物产率呈现出明显的动态变化 特征。
缺乏长期生产数据
目前的研究主要集中在短期生产 阶段,对于长期生产过程中的变 化特征和应对策略仍需进一步研 究。
研究结论对实践的指导意义
为天然气水合物降压开采提供理论支持
01
本研究结论可为天然气水合物降压开采的工程实践提供理论依
据。
对其他非常规天然气资源开采的借鉴意义
02
天然气水合物降压开采技术对其他非常规天然气资源的开采具
实例分析过程
对采集的数据进行详细分析,研究天 然气水合物降压开采过程中的生产动 态特征。
分析地层压力、温度、气体组分等因 素对产能的影响,并建立数学模型。

实例应用结果与讨论
根据实例分析结果,得出天然气水合 物降压开采生产动态特征及产能预测 的规律性认识。
启动专业设备,在目标 区域形成负压环境,通 过实时监测和调控,保 持适宜的负压条件。
天然气开采与 处理
当水合物藏分解为甲烷 气体和水时,收集和分 离天然气,进行进一步 的净化和压缩处理。
废弃物处理与 环境监测
对开采过程中产生的废 弃物进行妥善处理,同 时进行环境监测,确保 开采过程对环境的影响 可控。
研究天然气水合物降压开采生 产动态特征及产能预测,对优 化生产过程、提高资源利用率 具有重要意义。
研究现状与问题

第一类水合物藏降压开采实验模拟

第一类水合物藏降压开采实验模拟

化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2022年第41卷第8期第一类水合物藏降压开采实验模拟黄婷1,2,李清平1,2,李锐3,庞维新1,2,陈光进3(1天然气水合物国家重点实验室,北京100028;2中海油研究总院有限责任公司水合物和海洋资源战略研究中心,北京100028;3中国石油大学(北京)化学工程与环境学院,北京102249)摘要:我国南海含下伏游离气的水合物储层具有实现下伏游离气和水合物分解气“两气合采”的地质条件,开采该类型水合物藏能够增加产气量,提高经济性。

但目前该类型储层的开采模拟室内实验研究较少,开采规律认识不足。

本文采用实验室自行搭建的三维水合物模拟装置,建立了一套含有游离气层的第一类水合物储层制备新方法,研究了水合物藏降压开采过程的产气产水特性。

结果表明,采用甲烷水合物四相点以下的生产压力能有力地加快水合物分解进程,提高开采效率,当开采压力从2.95MPa 降低到2.14MPa ,快速产气阶段气体采收率增加10%,总开采时间缩短约38%,总采收率从73%提高到81%。

当开采井井孔位于水合物层时,可能会在井孔附近出现水合物二次生成现象,从而导致开采产气速率显著降低,相比于开采井井孔位于气层,相同累积产气量的情况下生产时间延长30%左右。

对比第一、三类水合物藏发现,第一类水合物藏的快速产气阶段持续20min 以上,比第三类水合物藏延长一倍多,但总的气体采收率稍低。

本文塑造的是气饱和的第一类水合物藏,对实际海洋水合物藏的模拟具有一定局限性,今后研究还需从实验装置尺度、分区控温方法、实验介质筛选、储层重塑稳定性等方面着手,解决储层重塑关键技术问题,为我国含下伏游离气的泥质粉砂型天然气水合物藏开采提供基础数据参考。

关键词:第一类水合物藏;下伏游离气;降压开采;气体采收率;开采压力中图分类号:TE3文献标志码:A文章编号:1000-6613(2022)08-4120-09Experimental simulation of depressurization mining of the class 1hydrate reservoirHUANG Ting 1,2,LI Qingping 1,2,LI Rui 3,PANG Weixin 1,2,CHEN Guangjin 3(1State Key Laboratory of Natural Gas Hydrate,Beijing 100028,China;2Gas Hydrate and Marine Resources StrategicResearch Center,CNOOC Research Institute Company Limited,Beijing 100028,China;3College of Chemical Engineeringand Environment,China University of Petroleum (Beijing),Beijing 102249,China)Abstract:Hydrate reservoirs containing underlying free gas in the South Sea have the geological conditions to realize the “two-gas production ”of underlying free gas and hydrate decomposition gas,which can increase the gas production of hydrate mining and improve economic efficiency.However,there are few indoor experimental simulation studies on this type of reservoir,and there is insufficient understanding of the mining law.In this paper,a three-dimensional hydrate simulation device was developed to establish a new method for the preparation of the first type of hydrate reservoir containing研究开发DOI :10.16085/j.issn.1000-6613.2021-2124收稿日期:2021-10-15;修改稿日期:2021-12-24。

天然气水合物开采模拟与能效分析

天然气水合物开采模拟与能效分析

天然气水合物开采模拟与能效分析随着全球能源需求的持续增长,天然气水合物作为一种清洁、高效的能源资源,受到了广泛。

然而,其开采过程中涉及到复杂的科学问题和工程挑战,如开采模拟和能效分析等。

本文将探讨天然气水合物开采模拟与能效分析的相关问题,以期为相关领域的研究和实践提供参考。

天然气水合物,也称为可燃冰,是一种由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状结晶物质。

在开采过程中,需要模拟其形成、分解和流动等物理化学过程。

为此,多相流模拟、数值模拟等方法是常用的开采模拟技术。

多相流模拟主要用于研究天然气水合物开采过程中气、液、固三相的流动行为及其相互作用。

数值模拟方法则通过建立数学模型,模拟天然气水合物的形成、分解和传输过程,从而为开采方案的设计提供理论依据。

尽管上述技术在天然气水合物开采模拟中取得了一定的成果,但仍存在诸多不足。

例如,模拟过程中参数的选择和模型的建立仍存在不确定性,实际开采过程中的地质条件和环境因素也未得到充分考虑。

因此,未来需要加强天然气水合物开采过程的精细化模拟,考虑更多实际工况条件,提高模拟结果的准确性和可靠性。

能效是指能源利用的有效程度,是评价能源利用效率和能源经济效益的重要指标。

在天然气水合物开采过程中,能效分析有助于优化开采方案,提高能源利用效率,降低能源成本。

能效分析的方法和工具包括能量分析法、㶲分析法、价值流分析法等。

这些方法从不同角度对天然气水合物的开采过程进行能效评估,为提高能效提供指导。

计算机辅助工具如能源管理系统、仿真软件等也可用于能效分析,帮助企业进行能效优化决策。

在天然气水合物开采模拟中应用能效分析,可以将开采过程中的各项能耗、环境影响及经济效益进行量化评估,为优化开采方案提供科学依据。

同时,通过对比不同开采技术的能效表现,可以指导企业和研究机构针对性地改进和研发更高效的开采技术及设备。

天然气水合物作为一种潜力巨大的能源资源,其开采模拟与能效分析对全球能源的可持续发展具有重要意义。

天然气水合物储层温压模拟实验及数值模拟方法

天然气水合物储层温压模拟实验及数值模拟方法

天然气水合物储层温压模拟实验及数值模拟方法天然气水合物是一种在高压高温环境下形成的天然气与水混合物,是一种重要的新型能源资源。

其存在于富含甲烷的海洋沉积物中,具有丰富的储量。

为了开发和利用天然气水合物,需要深入了解和掌握其储层性质。

本文旨在介绍天然气水合物储层温压模拟实验及数值模拟方法。

天然气水合物储层温压模拟实验是通过实验室装置,模拟地下储层的温度和压力条件,研究天然气水合物的生成、分解和运移规律。

该实验通常包括温度控制、压力控制和水合物样品的制备等步骤。

首先,通过恒温槽或电炉等装置控制温度,使其达到储层温度水平。

其次,通过压力控制装置调节和维持实验室环境的压力条件,模拟地下储层的压力状态。

最后,制备天然气水合物样品,通常是通过将甲烷气体和水按一定比例充分混合后进行凝固制备。

数值模拟方法是在储层温压模拟实验的基础上,采用数学和计算机技术进行建模和模拟,以探究水合物储层的温压分布、水合物生成与分解过程以及天然气的产出行为。

数值模拟方法能够辅助实验研究,提供更全面、详细的信息,并且具有节约成本、快速响应、可重复性等优点。

在进行天然气水合物储层温压模拟实验和数值模拟方法时,需要考虑以下几个关键因素。

首先是储层温度和压力的控制。

储层温度和压力是影响天然气水合物生成和分解的重要因素。

实验中需要准确控制这两个参数,以模拟地下储层的真实环境。

在进行数值模拟时,需要获得真实可靠的温度和压力数据,以确保模拟结果的准确性。

其次是水合物样品的制备。

水合物样品的制备是实验研究的基础,对于模拟地下储层的水合物形成和分解过程具有重要意义。

制备水合物样品时,需要准确控制甲烷与水的比例和混合程度,确保样品的稳定性和可靠性。

再次是数值模拟方法的选择和应用。

数值模拟方法有很多种,如有限元法、有限差分法、网格法等。

选择合适的数值模拟方法需要考虑模拟的复杂程度、计算量的大小以及结果的准确性等因素。

在应用数值模拟方法时,需要根据实际情况合理设定模型参数和边界条件,以获得可靠的模拟结果。

海洋天然气水合物开采仿真模拟与调控关键技术及应用

海洋天然气水合物开采仿真模拟与调控关键技术及应用

海洋天然气水合物开采仿真模拟与调控关键技术及应用海洋天然气水合物是一种重要的能源资源,具有丰富的储量和潜在开发价值。

然而,由于海洋环境的复杂性和水合物的特殊性,海洋天然气水合物的开采面临着诸多技术挑战。

为了有效开展海洋天然气水合物开采工作,需要进行仿真模拟与调控的研究,并积极应用相关关键技术。

海洋天然气水合物开采仿真模拟是一种重要的研究手段和工具,可以通过模拟计算、多尺度建模等方法,对开采过程进行预测和评估。

首先,通过仿真模拟可以对水合物开采井筒的设计进行优化,包括井段设置、井眼直径、井筒完井方式等参数的选择。

其次,仿真模拟可以预测水合物开采过程中可能出现的问题,如井壁稳定性、井筒堵塞等,以及采用相应的措施进行调整和优化,提高开采效益和安全性。

同时,仿真模拟还可以预测水合物开采对海洋环境的影响,评估相关环境风险,制定相应的环境保护措施。

在海洋天然气水合物开采过程中,需要采用一系列的调控技术,保证开采效果和安全性。

首先,通过控制开采压力和温度,可以控制水合物的稳定性和释放速率,防止开采过程中发生不可控的气体爆破。

其次,采用适当的水合物破碎技术,如冲击、振荡、加热等,可以提高水合物的开采效率和速率。

此外,还需要采用合适的输送和处理技术,将开采的水合物气体进行分离和净化,以获得高质量的天然气产品。

在海洋天然气水合物开采仿真模拟与调控方面,目前存在一些关键技术和方法。

首先,需要建立合适的数值模型,包括水合物形成、分解、渗流等过程的模拟。

其次,需要开展多尺度建模研究,将微观尺度的水合物结构和宏观尺度的流体流动相结合,以更准确地模拟开采过程。

此外,还需要开展实验室和现场试验研究,获取相关参数和数据,验证模拟结果的准确性。

最后,应用。

开采天然气水合物的油藏模拟

开采天然气水合物的油藏模拟

开采天然气水合物的油藏模拟Wim J 1A 1M 1Swinkels Rik J 1J 1Drenth翻译:王艳丽(大港油田集团钻采工艺研究院)校对:周润才(大庆油田设计院) 摘 要:分析模型不足以模拟天然气水合物储藏的开发。

模型选用常规三维热油藏模拟软件模拟水合物顶气藏和天然气水合物的开发。

该模型包括水合物相特性、热流和储层压实。

应用油藏模拟软件可以进行实验数据的拟合、计算井的产能及评价开发方案。

此外还可检验固态水合物层的开发方案。

主题词 油气藏开采 天然气水合物 模拟模型 产能本文是发表在SPE 56550上Thermal 2Reservoir 2Simulation Model o f Production From Naturally Occurring Gas 2Hydrate Accumulations 一文的概要,感兴趣的读者可据此进一步查阅。

一、引言天然气是一种清洁的碳氢化合物燃料,由于需求量大,人们对天然气水合物越来越感兴趣。

在天然气水合物的勘探和钻井技术取得进步的同时,必须更新远景储量丰富的天然气水合物储藏和水合物顶气藏的开发理论。

大多数人尝试用分析模型模拟水合物顶气藏和天然气水合物储藏的开采以得到数值解。

用常规三维热油藏软件模拟包括储层特性在内的水合物顶气藏的储层动态,这对大多数分析模型来说是做不到的。

这些储层特性包括:流入压降、储层流体与岩层间的热交换、地温梯度、储层流体相态特性、随压力下降而变化的压力/体积/温度、储层几何尺寸和压实效应。

这项研究充分说明,用常规三维热油藏软件模拟水合物顶气藏的可行性。

在这项研究中,储层流体分别为气、水合物、水相。

系统中的能量用存在于三种相态内的焓代替,以提供相变所需的热量。

这种方法还可用于计算在开采水合物伴生气中起重要作用的焦耳-汤姆逊冷却效应。

通过向网格分配导热性和热容量来模拟地层中的热流。

二、模拟模型1,地质和几何尺寸为了模拟水合物顶气藏的开采,选取的模型区域为1000m ×500m 的拱形,并将其划分成15×15×10的网格。

天然气水合物降压联合井壁加热开采的数值模拟

天然气水合物降压联合井壁加热开采的数值模拟

天然气水合物降压联合井壁加热开采的数值模拟阮徐可;李小森;徐纯刚;张郁;颜克凤【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2015(000)004【摘要】降压法开采天然气水合物会受到储层传热的明显影响。

降压联合井壁加热开采天然气水合物是将降压和热激两种方法综合使用,由此建立了天然气水合物降压联合井壁加热开采的数学模型,通过数值模拟手段对实验室尺度下的降压联合井壁加热法开采天然气水合物进行了模拟研究。

模型得到了实验数据的较好验证。

进一步的模拟结果表明:井壁加热能够给区域内提供热量并有效提高温度,有助于改善天然气水合物的产气,降压联合井壁加热开采方式下的产气优于纯降压开采情形。

但同时由于传热方向和导热等限制,井壁加热的作用范围和对产气率的提高有限。

不同井壁加热温度下的产气率变化较小,对产气率的影响几乎可以忽略。

此外,联合开采方式下边界传热对天然气水合物的产气影响较大,可能影响此方法在低地热梯度环境下实际储藏的开采使用。

%The depressurization-induced natural gas hydrate dissociation is limited by heat transfer. This research presented a numerical study of gas production to clarify the dissociation characteristics of depressurization combined with well-wall heating. A 2D cylindrical fully coupled simulator was developed for simulating the laboratory-scale gas production process with depressurization combined with well-wall heating. The simulation results were verified by experimental data. Well-wall heating was beneficial to increasing gas production, and gas generation rate of the depressurization combined with well-wallheating method was higher than the depressurization method alone. Well-wall heating could improve the thermal conditions of hydrate-bearing sediments, but the influence was not large because heat was transmittedto only a small dissociation area due to small heating surface and slowheat conduction. On the other hand, the effect of different heating temperatures on gas production could be neglected. Finally, gas production depended strongly on the boundary thermalconditions. The depressurization combined with well-wall heating method may not be feasible for hydrate exploitation in a surrounding with a lower geo-temperature gradient.【总页数】7页(P1544-1550)【作者】阮徐可;李小森;徐纯刚;张郁;颜克凤【作者单位】中国科学院广州天然气水合物研究中心,中国科学院广州能源研究所天然气水合物开采及综合利用实验室,广东广州 510640;中国科学院广州天然气水合物研究中心,中国科学院广州能源研究所天然气水合物开采及综合利用实验室,广东广州 510640;中国科学院广州天然气水合物研究中心,中国科学院广州能源研究所天然气水合物开采及综合利用实验室,广东广州 510640;中国科学院广州天然气水合物研究中心,中国科学院广州能源研究所天然气水合物开采及综合利用实验室,广东广州 510640;中国科学院广州天然气水合物研究中心,中国科学院广州能源研究所天然气水合物开采及综合利用实验室,广东广州 510640【正文语种】中文【中图分类】TE5【相关文献】1.海洋天然气水合物降压开采地层井壁力学稳定性分析 [J], 袁益龙; 许天福; 辛欣; 夏盈莉; 李冰2.南海北部天然气水合物藏垂直井网降压开采数值模拟 [J], 陈朝阳;游昌宇;吕涛;李小森;张郁;徐立新3.近井储层改造对天然气水合物藏降压开采特性影响的数值模拟研究 [J], 齐赟;孙友宏;李冰;沈奕锋;张国彪;黄峰4.天然气水合物降压开采数值模拟研究 [J], 王文博;刘晓;崔伟;肖加奇5.天然气水合物原位补热降压充填开采方法三维数值模拟研究 [J], 徐涛;张召彬;李守定;李晓;陆程因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
2 0 1 3年 9月
西安石油大学学报 ( 自然科学版 )
J o u r n l a o f X i a n S h i y o u U n i v e r s i t y ( N a t u r a l So n )
收 稿 日期 : 2 0 1 3 - 0 6 — 1 5
基金项 目:国家科技 重大专项 “ 深水 流动安全保 障和水合物风 险控制技术 ” ( 编号 : 2 0 0 8 Z X- 0 5 0 2 6 00 - 4 00 - 3 ) 资助
作者简介 :胡晓庆( 1 9 8 2 一 ) , 女, 硕士 , 工程师 , 主要从事天然气勘探研究. E — m a i l : x i a o q i n g . 6 5 @1 6 3 . c o m
关键 词 : 天 然 气水合 物储 藏 ; 降压 开采 产能 ; 流 固耦 合 ; 应力敏 感性 ; 数 值模 拟 中 图分 类 号 : T E 3 7 文献标 识码 : A
天然 气水 合物储 藏 降压开采 过程 中固相水合 物
分解成水和气体 , 会 引起储 集层胶结性能 、 力学 强 度、 孔渗等物性参数 以及孔隙压力等一系列变化 , 本 文称 之 为 “ 水合物分解效应” . 与 常 规 油 气 藏类 似 ,
体积 储层 中天 然气 的生成 速 率 , k g / ( m ・ s ) ; 为
般局限于水合物分解引起的储集层孔隙度及渗透率 变化 , 忽视客观存在的流固耦合作用 , 也没有考虑应 力状态 改 变引起 的储集 层 物性参 数变化 及其 对水合
物开 采动 态 的影 响 . 本 文 在前 期研 究 基础 上 , 综
水 合物储 藏 降压 开采过 程 中流体渗 流与岩 石变 形 的 耦合 作 用 ( 流 固耦 合 作 用 ) 以及 储 集 层 应 力 敏 感 性 客观存 在 , 并且受相态变化、 “ 水 合 物 分解 效 应 ” 以
了流固耦合 作用 对水 合 物储 藏 开采 动 态 的影 响 机制 .
水合物储 藏 为例 , 进行 了水合 物储藏 降压 开采 产能模 拟 , 剖 析 了流 固耦 合作 用对 水合物储 藏 开采动
态的影 响机 制. 结果表 明 , 流 固耦合 作 用引起 的岩石 孔 隙收 缩 虽有 助 于提 高储 集层 弹性 驱 动 能 , 但 岩石孔 隙收缩导 致储 集层孔 渗 能力降低 的影 响居 主导 地位 , 故 流 固耦 合 的 总体 效 果导 致 水合 物储 藏产 气速 率 以及 累积产 气量 等 生产 指标 较不 考虑 流 固耦合 时偏 低.
出不穷 ¨ , 然 而这些 模 型 对 开采 机 理 认 识不 全 , 一
K i m —B i s h n o i天 然 气 水 合 物 分 解 动 力 学 模
型 “ 为
mg=K r d Mg A d e c ( / 9 o p 一0 s p g ) . ( 1 )
其 中A = s A ; = e ( ) . 式中i n 为单位
天然气分子量 ; p 为平衡压力 , P a ; 0 为平衡压力逸 度 系数 ; p 为 当前 压力 , P a ; 为 当前压 力逸度 系数 ;
A 为单 位体 积储 层 的水 合 物 分 解 表 面积 , m~; 为水 合 物分解 速率 常数 , m o l / ( m ・ P a ・ s ) ; 为储 层
合考虑“ 水合物分解效应” 、 流 固耦合作用以及储集
层应 力敏 感性 , 建立 了水 合 物储 藏 降 压 开采 流 固耦 合模 型并 进行 了有 限 元程 序 开 发 及实 例 研 究 , 探 讨
孔隙度 ; s 为水合物饱和度; A 为单位体积储层 比
表面, m~; 为水合物 固有分解 速率常数 , mo t / ( m ・ P a・s ) ; A E为反应 活化 能 , J / o t o 1 .对 于 甲 烷 水 合
摘要 : 针对 " 3前天 然 气水合物储 藏 降压 开采产 能模 型局 限 于水合 物 分 解 引起 的储 集 层 孔 隙度及 渗 - 透 率 变化 、 忽视 流 固耦合作 用等 问题 , 提 出了考 虑“ 水合 物 分解 效应 ” 、 流 固耦 合 作 用 以及储 集 层应 力敏 感性 , 建立 了水合 物储藏 气 、 水两相 非等 温流 固耦 合数 学模 型 并进 行 程 序 开发. 以墨 西哥 湾 某
Se p.2 01 3
第2 8卷第 5期
V0 1 . 2 8 No . 5
文章编 号 : 1 6 7 3 06 - 4 X( 2 0 1 3 ) 0 5 - 0 0 7 0 - 0 5
天 然气 水 合 物储 藏 降压 开 采产 量流 固耦 合模 拟
胡晓庆 , 沈 海超。
( 1 . 中海石油研究总院 , 北京 1 0 0 0 2 7 ; 2 . 中国石化 国际石油勘探开发公司 , 北京 1 0 0 0 2 9 )
胡晓庆等 : 天然 气水 合物储藏降压开采产量流 固耦合模拟
一 7 1一
物 , =8 0 6 0 mo l / ( m ・P a・ s ) ; A E =7 7 3 3 0 J / m o l ; R为气体 常 数 , R =8 . 3 1 4 J / ( mo l ・ K’ ; T 为温
1 水 合 物储 藏 降压 开 采 流 固耦 合 数 学 模 型 的 建 立
1 . 1 天 然气 水合物 分解动 力 学方程
及应力敏感储集层物性变化等因素综合影 响, 使得
水合 物储藏 降压 开采 较 常 规 油气 藏 复 杂 , 是 含相 变 变化 的复杂 物理 化学流 固耦 合渗 流过程 . 近年来 , 有关 天 然气 水 合 物 开 采产 能 的模 型层
相关文档
最新文档