天然气水合物降压开采数值研究

对天然气水合物储层中水合物的降压分解过程进行了三相数值计算研究。在应用水合物相平衡模型的基础上,对能够描述天然气水合物分解的控制方程进行了列举,通过对以上方程的求解,给出了水合物分解过程中相关物理量的变化情况。分别给出了不同开采时间点、水合物储层中气体、水的流动分布情况,并给出了能够影响水合物分解状态的重要物理量:温度和压力随着开采时间在天然气水合物储层中的分布变化情况。     

海底天然气水合物开采绞吸小车的设计

当今世界天然气水合物的开采仍属于不成熟的试采阶段,许多方案处于研究或者设想的阶段。通过对目前已有天然气水合物性能的调研,结合相关的石化开采设备、开采工况的有关力学参数,设计一种绞吸式天然气水合物开采小车,以期为天然气水合物的开采装置提供一种新思路。     

天然气水合物的形成机理及防治措施

天然气水合物是在天然气开采加工和运输过程中,在一定温度和压力下,天然气与液态水形成的冰雪状结晶体。在天然气开采加工和运输过程中,会堵塞井筒管线阀门和设备,从而影响天然气的开采、集输和设备的正常运转。本文通过分析天然气水合物的形成条件,得出了几条具有实际意义的水合物防治措施,对天然气的安全生产具有一定的现实意义。     

中试装置内水合物注抑制剂的分解规律

单纯降压法开采天然气水合物容易遇到地层传热速率慢的问题导致体系温度压力长期处于相平衡状态,因而严重拉长了开采时间。为解决降压法开采过程中低温区域水合物分解过慢的问题,本文利用三维装置研究了注化学剂法开采过程中水合物分解和产气规律。根据反应釜内温度和压力的变化,全面分析了注入过程、焖井过程对水合物分解的影响。结果表明,对于单井吞吐法,在注入抑制剂阶段可以刺激水合物快速分解,但不宜采用过大的注入量和过多的注入次数,过大的注入量和注入次数会增大堵塞风险导致开采时间被大大延长。相较于小型实验装置,中试级别实验由于注入时间长,抑制剂在注入阶段已经得到较为充分的运移,因而焖井时间不能过长,控制在40min左右为宜。     

天然气水合物开采技术研究进展

天然气水合物具有分布范围广、存储层规模大、储层浅、燃烧能量密度高等优点,是一种将来能够代替煤炭等传统能源的高效洁净能源,目前对天然气水合物的开采方法有热激法、降压法、注入抑制剂法、置换法及注热+降压联合开采天然气水合物法等,并对不同开采方法进行评价。     

热力法开采天然气水合物的模拟实验研究

在天然气水合物一维开采模拟系统上进行了模拟热力法开采天然气水合物的实验研究. 使用甲烷气体与NaCl溶液在一定温度和压力条件下形成水合物. 通过以不同速率注入不同温度的热水,研究了热力法开采水合物过程中含水合物沉积物的温度分布以及甲烷气体、水生产规律. 结果表明,在整个分解过程中,气体生产速率随时间增加而增加,直到达到最大值后开始下降,而水生产的速率几乎保持恒定. 通过对实验结果的能量分析表明,热力开采的能量效率在0.38~2.59之间. 注入热水的温度、速率以及沉积物中水合物的饱和度对热力法开采水合物的能量效率有重要影响.     

基于FLUENT的天然气水合物温度场数值模拟

分析了天然气水合物注蒸汽开采机理,建立了注蒸汽开采天然气水合物数学物理模型,通过数值模拟,对注汽温度、作用时间两个参数进行研究,获得天然气水合物的温度场变化情况。模拟结果表明:当作用时间和注汽温度两个参数同时增加时,他们是相互促进的关系。作用时间增长有利于热量渗入天然气水合物孔隙和天然气水合物表面;注汽温度增大促进了温度场的扩展。故同时增大作用时间和温度对开采天然气水合物是有利的。     

气田集输系统水合物预测及防治技术研究

在天然气开采和集输的过程中,易产生水合物。在这开采和集输的过程中压力由于耗损而降低,并且压降导致天然气的温度持续降低。当压力以及温度达到相应的条件时,水合物将在管道中生成,导致管道阻塞,对气田集输系统产生不利作用。因此预测水合物的形成非常重要,对形成水合物的环境进行预测以及研究水合物防治技术,对气田集输系统的正常工作特别关键。结合油气生产系统提供稳定多相流模拟计算软件系统pipesim,进行了天然气水合物预测,并开展了注醇和加热防治水合物工艺应用基础研究。     

天然气水合物微波辅助开采模拟研究

为了提高天然气水合物开采效率及能量利用率,本文采用微波加热辅助开采,并根据南海神狐海域的水合物储层物性特征,建立了天然气水合物微波加热开采数值模型,模拟分析了不同微波加热方式下天然气水合物分解速率和能量利用率的变化情况。模拟结果表明：在使用纯微波加热开采水合物时,持续微波加热能够有效提升储层平均产气速率,而缩短微波加热时间能够有效提高能量利用率;在相同加热时间下,单循环加热的平均产气速率和能量利用率都要高于双循环加热。     

甲烷水合物降压分解温度分布规律实验研究

天然气水合物作为一种非常规能源，由于资源量巨大，引起国内外学者的广泛关注。目前降压法是被公认的最可行的开采水合物的方法．但是，水合物分解的吸热特性会大规模降低地层温度，同时也会降低井的流率。造成较大的自保护效应，令水合物分解难以继续。本文进行了水合物模拟降压开采实验研究。得出了水合物分解导致储层降温的分布规律。     

二氧化碳置换法开采天然气水合物的研究现状

天然气水合物在开采过程中形态会发生变化，从固态变为液态和气态，即发生相变。因此，水合物的开采原理主要是围绕改变水合物稳定存在的条件(温度和压力为主要因素),促使水合物分解，从而产生天然气。目前，天然气水合物开采技术主要有注热法、降压法、化学试剂法和二氧化碳置换法。其中，二氧化碳置换法开采天然气水合物具有十分重要的现实意义。这种方法可以弥补传统开采方法的不足，并有望成为未来工业化天然气水合物开采的主要技术之一。     

避免生成天然气水合物的措施

天然气水合物的生成与天然气输送管道系统的温度、压力及气体中的水蒸气含量有关,合理控制输气的温度和压力的参数,能够避免形成天然气水合物,保证管道输气的顺利进行,达到预期输气的效率。     

水合物生成原因分析及预防措施

在试油（气）生产过程中天然气、水在一定的温度、压力条件下,会生成冷凝水、冰塞、水合物。水合物是一种笼形晶格包络物,是轻的碳氢化合物,和水所形成的疏松结晶化合物,是一种天然气中的小分子与水分子形成的类冰状固态化合物,在一定温度、压力、气源条件等特殊条件下,由天然气中某些气体组分和液态水形成的白色结晶固体,极易产生堵塞,造成井内结蜡等现象的产生。本文针对水合物在井内产生的现象,结合彩201井现场施工出现的具体事例,探讨水合物的解决办法及预防措施。     

天然气水合物沉积层渗流特性的模拟

天然气水合物开采过程中水合物饱和度的变化会引起储层渗透率的相应变化,对开采过程造成影响。为研究天然气水合物对多孔介质渗流特性的影响,本文基于孔隙网络模型模拟研究了水合物生成于壁面与中心两种方式下,多孔介质渗流特性变化,并与相关模型进行比较。结果表明,水合物生成于中心时绝对渗透率小于生成于壁面时;水合物饱和度相同时多孔介质孔径越大,渗透率越大;水合物生成于中心时两相相对渗透率等渗点小于生成于壁面时;当水合物饱和度变化时两相相对渗透率几乎不变。说明了储层渗透率与水合物饱和度之间有相对应的关系。     

天然气水合物降压联合井壁加热开采的数值模拟

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。     

普光气田集输管道堵塞原因分析及防治

天然气水合物是在一定压力和温度的条件下,与由天然气中的液态水形成的化合物,水合物的形成将严重影响高含硫气田的开采和集输。本文结合普光气田实际情况,介绍了高含硫天然气水合物的性质、形成温度、危害及防止水合物形成措施。最后通过实例,充分说明防止天然气水合物形成对高含硫气田安全生产的必要性。     

全球天然气水合物发展与国家石油公司应对之策

天然气水合物具有储量巨大、埋藏较浅、能量密度高、高效清洁等特点,是国际公认的煤、石油等传统能源的替代能源,被誉为21世纪最具商业开发前景的绿色低碳战略能源,成为当今世界各国和能源行业竞相研究开发的热点。本文从发展历程、试采技术、试采活动等方面阐述了全球天然气水合物的发展,从资源条件、开采技术、环境风险、经济性等方面分析了现阶段面临的主要问题,从世界各国的研发积极性和天然气水合物的本质特性出发分析了发展的趋势和前景,由此提出了中国国家石油公司应对天然气水合物发展的策略和举措。     

天然气水合物的计算模拟研究进展

天然气水合物是人类21世纪最具开发前景的新能源,已成为油气工业关注的热点。近年来,相关的理论模拟研究、实地勘探、试采技术得到较快发展。研究天然气水合物的结构性质、形成和分解机制,对天然气水合物的开采、新能源技术和环境保护都有重要意义。分析不同计算模拟方法在研究水合物中的优缺点,综述了经验方法、密度泛函理论、从头算等理论方法在天然气水合物领域的模拟研究,为今后天然气水合物的研究和勘探、开采、利用提供一定的方向和启示。     

第一类水合物藏降压开采实验模拟

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。     

多孔介质中甲烷水合物不同分解方法实验研究

冻土区天然气水合物是未来能源的重要补充,然而冻土区天然气水合物的开采研究还处于初级阶段。本文利用一维水合物分解实验装置,在1.24～1.35 ℃以及2.83～2.89 MPa温度压力条件下,模拟冻土区天然气水合物降压定压分解以及注热水定压分解实验研究,分析降压分解及注热水分解过程中温度、压力、产水以及产气随时间变化特性及能量效率。研究结果表明,分解过程产气可分为自由气释放、水合物分解以及残余气体产出3个阶段,实验过程中温度先降后升,降压分解过程与注热水分解自由气产出阶段基本没有水产出,而在水合物分解阶段,产水速率与注水速率相等。注热分解过程中能量效率先升后降,注热量越大,能量效率越低。