煤体中瓦斯水合固化的力学作用研究进展

为更好地完善我国煤与瓦斯突出预测与防治方法,基于煤与瓦斯突出综合作用假说,提出了瓦斯水合固化防治煤与瓦斯突出的方法。该方法核心是将煤层中瓦斯固化生成瓦斯水合物,不仅能降低瓦斯压力,而且能够提高煤体强度,以达到减弱或消除煤与瓦斯突出危险性的目的。实现了煤体中瓦斯水合物的生成以及含瓦斯水合物煤体力学性质-渗透率原位测试,提出了煤体中瓦斯水合物生成及力学性质-渗透率测试技术及含瓦斯水合物煤体三轴压缩数值建模技术。瓦斯水合固化热力学和动力学条件是防突的理论基础,煤层瓦斯水合物稳定储存是技术前提,瓦斯压力降低及煤体力学性质改善是防突关键,重点围绕水合固化煤体交叉力学问题进行总结。分析认为：(1)瓦斯水合固化防突技术理论框架已经初步形成,并利用数值模拟手段初步探究了瓦斯水合固化对煤体力学特征改善的细观机理;(2)现阶段已证实煤体中水合物生成不仅能降低瓦斯压力,而且能改善其力学性质,高饱和度对提高煤体峰值强度明显;(3)瓦斯水合物生成经历快速、缓慢和稳定3个阶段,且水合物的生成会造成煤体中瓦斯渗流通道阻塞,导致其渗透率降低;(4)高瓦斯压力、高CH4体积分数不仅有助于提高水合物饱和度而且会延缓水合物...     

天然气水合物性质及防止措施研究

天然气水合物是在石油及天然气开采、加工和运输过程中在一定温度和压力下天然气中的某些组分与液态水形成的冰雪状复合物,严重时,这些水合物能堵塞井筒、管线、阀门和设备,从而影响天然气的开采、集输和加工的正常运转。因此,预测天然气水合物的生成条件并采取合理措施防止水合物生成,对天然气工业具有重要的现实意义。     

丙烷对瓦斯混合气水合物相平衡的影响

利用全透明水合物相平衡测定装置,采用恒容温度搜索法测定了2种浓度CH4-C3H8-C2H6瓦斯混合气水合物相平衡条件,结合Sloan相平衡预测理论对比分析了C3H8添加影响。结果表明:由于丙烷的加入改变了水合物结构类型,使得14.1~19.4℃温度内,CH4-C3H8-C2H6混合气水合物相平衡压力较CH4-C2H6大幅度降低,压差最大至11.78 MPa;随着温度升高,C3H8对瓦斯水合物相平衡压力影响逐步增大;相同压力下,水合物相平衡温度随着丙烷含量的增大而升高;运用Chen-Guo水合物生成理论分析了C3H8添加影响机理。     

天然气水合物降压开采理论模型及分析

研究天然气水合物分解过程中的温度场和压力场,可以预测天然气产量,为提高天然气的产出效率提供可行方法。在此,对天然气水合物降压开采的轴对称数学模型进行了改进,在分解面上加入了带有水合物相变潜热影响的能量守恒方程,利用波尔兹曼变换方法严格推导出解析解。通过数值方法求解常微分方程初值问题,得到了水合物分解前沿的精确位置。最后,根据数值算例,给出了压力场温度场的分布以及天然气的产量与时间的关系,分析了井筒压力对分解面移动速度的影响。结果表明,水合物的潜热对温度场有一定影响,分解面附近温度会降低;降低井口压力,会明显提高天然气的产出速率。     

水合物气藏的开采

据预测,在世界范围内圈闭在水合物中的天然气储量大约要比常规气藏天然气的可采储量大两个数量级.特别是对于那些其它可燃矿产资源有限增加的国家,这一预测引起了其政府部门的极大关注.此外,个别的石油和天然气生产公司也已经开始进行关于水合物气藏的钻井和测试研究工作.目前的研究目标包括:设计快速安全的钻井和测试方法;设计改进特征描述技术的方法;生产技术的实验室测定方法,例如减压法和热激发法.目前,在世界范围内进行的研究工作主要集中于陆上和海上的三个水合物聚集区,用于确定重要的流体流动、热传递、热力学、动力学、地质力学性质的水合物微观特性描述技术的发展.     

水合物开采过程中影响套管式加热器对井周地层加热效果的数值模拟

套管式加热器在维持孔壁稳定的同时还可实现对井周地层加热,以防止水合物开采过程中井周形成二次水合物。为分析水合物开采过程中日产水量、气水比和加热功率对井周地层温度分布的影响,采用COMSOL Multiphysics对加热过程进行模拟。模拟结果表明,日产水量对加热效果的影响明显大于加热功率,加热功率主要影响近井段的地层温度,气水比主要影响加热半径。通过数值模拟对套管加热器的加热效果进行了分析和评价,对天然气水合物的经济高效开采具有指导意义。     

我国陆域天然气水合物勘查技术理论与实践

针对陆域天然气水合物勘查技术存在的问题,通过对国内外勘查技术发展与现状的分析,在对青海木里煤田的天然气水合物勘查的基础上,采用现场实践和理论分析的方法对常规测井参数和简易测温方法进行了研究。结果表明：常规测井参数对冻土层综合解释是可行的,该成果成功应用于木里煤田全区,发现了疑似天然气水合物的钻孔数和疑似天然气水合物的层数;理论分析发现简易测温方法所测温度与实际存在误差,现场实测和理论计算相结合得出了误差修正值为20m,精确地计算出天然气水合物的实际埋深,并绘制出疑似天然气水合物单孔累计厚度分布图。     

冻土区天然气水合物钻井泥浆冷却系统设计及关键参数计算

泥浆冷却技术是天然气水合物钻探的关键技术之一,低温泥浆可以抑制天然气水合物在钻进和提钻过程中分解,有利于钻获水合物实物样品。新型天然气水合物钻井泥浆冷却系统主要包括载冷剂制冷器、翅片管式换热器、温度监测与记录和防冻装置4部分。制冷机组采用变频启动,减小了野外施工中配套发电机的功率,大幅度降低油料消耗;翅片管式换热器中泥浆与载冷剂对流换热,换热面积大,换热效率高;温度监测与记录装置对4个关键节点的温度进行监测和记录,同时防冻装置可防止泥浆在换热器中结冰堵塞,影响正常使用。运用传热学和流体力学理论对泥浆与载冷剂对流换热过程进行计算,在满足制冷要求的前提下,换热器换热面积是10.58 m2,管路压力损失为0.34 MPa。     

高含硫气藏水平井测试工艺应用实践

川东北高含硫气藏水平井,具有埋藏深、储层压力高、腐蚀分压高、地层易漏失等特点,储层测试评价存在下漏上喷、卡埋管柱等风险。针对川东北高含硫气藏完井测试施工特点,深入开展测试工艺及工具优选、管柱结构优化设计,并对替浆、放喷油嘴控制及压井等主要工序的施工工艺参数研究,形成了高含硫气藏水平井测试工艺技术体系,并在河嘉203H井获得成功应用。     

高含硫气藏中硫及其化合物危害性研究

作为天然气副产品的硫化氢是硫磺的主要来源,我国工业用硫的60%来自含硫天然气.硫磺是造纸工业、合成纤维工业、橡胶工业、医药工业和军火工业的重要化工原料和战略物资.但是对于天然气的开发过程来说硫是一种有害物质.由于硫的存在,天然气的性质发生了改变,从而就影响了含硫气藏的开发与开采.如在开采工程中,由于硫化氢的剧毒和腐蚀性,不仅对人员身体构成危害,而且会严重地腐蚀钻具等设备,给开发开采带来了极大的负面影响.因而,对元素硫及其化合物的危害性进行研究,对于开发高含硫气藏有着重要的指导意义.     

甲烷水合物生成过程温度场分布与生长速率关系实验研究

为研究瓦斯水合物生成过程的温度分布规律,利用可视化实验系统获取了2种体系甲烷水合物生成过程的温度分布。根据实验数据,结合水合物生长速率模型对2种实验体系的水合物生长速率进行了计算,分析了甲烷水合物生成过程温度场分布规律及其与生长速率的关系。结果表明,水合物生长速率越大,单位时间内甲烷水合物的生成量越多;生成的反应热越多,水合反应体系的温度场温度越高及温度的上升速率也越大。     

祁连山木里地区天然气水合物成藏模式分析

为了探讨我国中低纬度木里冻土区天然气水合物成藏模式,从天然气水合物成藏系统的角度,分别针对烃类生成体系、流体运移体系、成藏富集体系等要素对木里地区天然气水合物的成藏条件进行了分析,并结合已勘探发现的天然气水合物特征,对其成藏模式进行了研究。分析表明,木里地区具备形成天然气水合物的温度和压力条件,并且富含重烃等气体组分更有利于该地区天然气水合物的成藏。初步认为木里地区天然气水合物属于下部热解气在断层等构造通道作用下运移而形成的一种热解气-低温冷冻-地层型为主的动态成藏模式。最后,依据水合物成藏模式,提出了木里地区天然气水合物钻探有利区块评选方法。     

冻土区天然气水合物勘探低温钻井液理论与试验

天然气水合物是在特定的低温与高压条件下形成的产物。在天然气水合物勘探工作中,低温钻井液是获得天然气水合物真实样品的重要保证条件之一。低温钻井液应具有低的冰点、良好的抵制能力与良好的流动性。结合天然气水合物勘探工作的特点,在试验的基础上,对比分析了PAM、PHPA、PAC-141、Na-CMC与KHm的分子结构、官能团的种类与数量对钻井液的防塌能力和流动性的影响,得出了几种处理剂的耐低温能力大小的顺序为:PAC-141相似文献   

木里冻土区天然气水合物储层识别与评价技术

本文综合木里地区已有地质、地震、钻井、测井资料,对冻土区天然气水合物储层进行了识别与预测。综合裂缝指示因子(the factor of fissure,FF)、有机质指示因子(the factor of carbon,FC)、钙质指示因子(the factor of calcareous matter,FCa)和水合物指示因子(the factor of gas hydrate,FH、FHD)4种指示因子,形成了利用测井资料进行冻土区天然气水合物识别的方法;根据地震资料频谱分析计算能力系数,在能量系数剖面上,含天然气水合物层段能量系数表现为"高—低—高"的特征。测井资料水合物储层指示因子和地震资料能量系数在冻土区天然气水合物储层识别中的应用,为冻土区天然气水合物资源评价提供技术支撑。     

川西须二含CO2气藏油井管选择与防腐技术

针对川西深层须二气藏高温、高压、含CO2腐蚀介质等问题,通过勘探阶段的经验教训,分析认为:含水量、温度、CO2分压、Cl-含量、腐蚀产物膜等是川西须二气藏腐蚀的影响因素;针对气井不同产能选择不同的材质及防腐技术,并采取措施有效防止了酸化过程中的腐蚀问题,保证了气井生产管柱的完整性。实践证明:油井管材质的选择与防腐技术的应用,有效地解决了目前川西须二气藏的腐蚀问题,以及气藏材质选择与防腐技术中安全性和经济性的矛盾。     

拟建G212线陇南段泥石流形成条件因子的敏感性研究

进行泥石流形成条件因子敏感性分析是泥石流灾害问题研究的一个重要的步骤,有利于研究泥石流的形成机制及区域特色.通过现场调查和大量统计分析,确定了影响泥石流形成条件的岩土体类别、流域面积、10min雨强、流域内潜在流动物质饱水程度等影响因子,并对这些因子进行了初步分析,得出采用敏感性因子分析对于区内的泥石流灾害预测与防治是高效的方法.     

南海深水水基钻完井液防水合物技术

深水区油气钻完井作业相比浅水区和陆地遇到了很多难题,由于海底压力增大和低温的环境,天然气水合物已成为影响深水钻井安全的主要危害之一。目前,国际上深水钻完井作业中通常采用油基钻井液来防水合物,但是油基钻井液环保风险高,为此在陵水区块超深水钻完井作业中尝试采用水基钻完井液进行作业。鉴于国内无类似经验可循,结合陵水区块超深水井的实际情况,首先模拟分析了2口井的水合物风险,明确该区块水合物形成的条件;其次,针对水合物形成的风险,筛选合适的抑制剂及钻完井液配方;在此基础上,研究出相配套的工艺措施。陵水区块深水钻井作业的成功实践表明,由此形成的一套深水水基钻完井液防水合物技术在深水钻完井作业中能够较好地防治天然气水合物,保障作业安全,对后续类似深水井的作业具有借鉴意义。     

南川地区茅口组-栖霞组气藏认识

通过地质特征、压裂特征和实钻资料,对川东南南川地区茅口组-栖霞组碳酸盐岩气藏进行了研究,认为茅口组底部TOC含量较高、孔渗条件较好、裂缝发育、脆性高、碳酸盐含量高、含气性良好,是地质-工程的双甜点区域;气藏中硫化氢来源于含硫有机物热裂解,其浓度与气藏压力呈负相关,与采出地层水呈正相关。茅口组-栖霞组气藏来自下志留系龙马溪组和茅口组的共同贡献,成藏受控于岩溶风化作用、规模化断层和大型基底断裂。     

基于RBF神经网络瓦斯水合物生成压力预测研究

瓦斯水合物生成是复杂的结晶过程,不同组分和浓度瓦斯生成水合物时压力等热力学参数的获取对水合物技术的应用具有非常重要的意义。鉴于此,利用径向基神经网络方法对瓦斯水合物生成压力进行了预测。针对瓦斯水合物生成边界条件,确定了RBF神经网络的输入、输出向量,建立了RBF神经网络瓦斯水合物生成压力计算及预测模型,并用实验数据进行了验证。结果表明,该模型对瓦斯水合物生成压力的拟合和预测具有计算精度高、速度快等优点。RBF神经网络研究为瓦斯水合物生成压力预测提供了一种新途径。     

含硫气井非达西渗流下的产能预测方法

含硫气藏在开发过程中,固态硫沉积将降低储层岩石孔隙度和渗透率,极大地破坏气井产能,此时常规气井产能计算模型已经不再适用,因此建立含硫气井产能预测模型十分重要。本文考虑硫元素在近井地带沉积引起的储层渗透率变化,将储层分为沉积区和非沉积区。基于渗流力学理论,建立了含硫气藏直井、水平井在平面径向非达西稳定渗流条件下的二次三项式产能方程。通过分析硫沉积、启动压力梯度、水平段长度对气井产能的影响,认为气井产能随硫沉积饱和度的增大而减小,无阻流量与启动压力梯度呈负相关关系,水平井段长度越长,产能越大。