天然气水合物开采系统工程解析

世界范围内大量的天然气水合物存在于海陆地区,尤其是海洋沉积物储集层中。由于天然气水合物的开发对天然气未来的能源发展具有重要意义,天然气水合物作为未来油气资源的吸引力正在迅速增加,其生产潜力显然需要技术和经济评价。在过去的十年中,天然气水合物的研究和开发得到了显著的加速。为了实现地质调查、勘探、生产和提高采收率等整个系统工程的认识与了解,从面临生产挑战问题方面的几个方面进行解析:包括保持高产量的商业天然气流量;井筒内低温低压作业;流量保证问题,包括井筒内的水合物和冻结;控制地层出砂进入井筒;并确保随着储层沉降和(或)沿井筒地质力学性能的变化,油井结构的完整性等。     

天然气水合物注热开采能量分析

天然气水合物储量巨大、清洁环保，作为一种潜在战略能源逐渐受到了重视。综述了天然气水合物开采方式并进行了分析，认为由于水合物以固体形式存在，原始状态下渗透率极低，压力传播范围十分有限，降压法开采面临一定的困难；考虑了加热法开采水合物过程中地层内的所有吸热因素，把水合物加热分解过程分为了三个阶段；计算了各部分吸收热量占注入热量的比例。结果表明：注热开采水合物的大部分能量被非水合物升温所消耗，因此提供足够的热源是水合物开发的关键。针对海底水合物开采所需要大量能量供给的状况提出了两种经济廉价的热源。     

降压法开采天然气水合物研究进展

天然气水合物作为一种新型的可替代能源,储量巨大,分布广泛。文章介绍了天然气水合物的储集方式及开采方法,分析了降压开采的优点,介绍了降压开采模拟的研究进展,并指出了降压开采天然气水合物进一步的研究方向。     

天然气水合物降压开采实验研究

为了研究天然气水合物（NGH）降压开采基本规律,应用研制的NGH合成与开采实验系统,研究NGH降压开采的相平衡和基本生产规律.用图形法测定了4个NGH相平衡点,与已有文献数据吻合很好,说明了该实验装置和方法的可靠性.对于高孔高渗的多孔介质,相平衡数据与反应釜水溶液中相平衡数据一致,在进行NGH开采相平衡研究时,可以借用现有反应釜水溶液中NGH的数据和模型.在实验模型条件下,降压开采是比较好的NGH开采方法,产气速率较高且主要受压降速率控制.储集层压力控制和NGH自保护效应是实际NGH矿藏降压开采需要解决的关键问题.具有下伏游离气或同层伴生气的NGH矿藏,为克服以上两点不利提供了可能.另外,还可以考虑注热水、注化学剂等其他辅助强化开采措施.图5表2参15     

绿色开采天然气水合物技术研究

天然气水合物是本世纪最具开发前景的替代能源,如何有效开采、合理运用是水合物研究的关键。文章针对国外现在研究比较广泛的二氧化碳非常规储存的研究,和CO2法开采甲烷水合物的技术思路,提出天然气水合物藏绿色开采的概念。借鉴CO2开采煤层气取得的一些实验室和工业经验,探讨了绿色开采天然气水合物的技术。认为一旦CO2置换CH4技术从热力学方面取得广泛理论成果,将探索出一条既能开发能源、又能保护环境的可行途径。     

天然气水合物开采新技术及其工业化开采的制约因素

天然气水合物作为一种新型的洁净能源,对缓解人类面临的能源危机具有举足轻重的作用,其形成和开采机理受到全世界的关注。传统的水合物开采方式有热激发法、减压法和化学试剂法,由于存在着各种技术或成本缺陷,迄今为止未能成功应用于商业化开采。随着科技的发展和水合物研究的深入,近年来,一些新的开采技术开始引起人们的关注,如CO2置换法、固体开采法(又称水力提升法)和微波加热法等。这些方法从各个方面克服了天然气水合物传统开采方式的缺点,并可能成为今后天然气水合物工业化开采的主要技术。对天然气水合物形成和性质的分析及其开采方式的讨论,认为制约天然气水合物大规模商业化开采的因素主要有3个:对天然气水合物的形成与控制机理了解不深、成本过高、可能带来的环境问题和地质灾害。为今后天然气水合物的开采和研究提供一定的方向和启示。     

开采天然气水合物的油藏模拟

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     

从水合物矿藏中开采天然气的方法

根据最新评价,世界上蕴含在水合物内的甲烷储量远远超出传统天然气已知储量.目前许多国家都致力于开发有效的从天然气水合物矿藏中开采天然气的方法.这些方法无论从生态安全,还是经济利益方面都可以开发巨大的结晶天然气储量.国内外正在进行从固态水合物中开采天然气方法的专利研究,确立了开发天然气水合物矿藏领域的世界趋势.     

利用地热开采海底天然气水合物

天然气水合物在资源、环境和全球气候变化中具有重要意义，因而引起各国的高度重视，已成为当代地球科学和能源工业研究的一大热点。近年来，能源短缺日益严重，油气价格居高不下，使得很多国家都更加关注具有能量密度高、储量大和分布广等特点的天然气水合物，纷纷加大天然气水合物勘探和开发研究的力度。海域中发现的水合物数量占绝大多数，因此开采海底天然气水合物是未来研究的重心。现有的多种天然气水合物开采方案，如热激法、减压法、化学抑制剂法、置换法和混合开采法等，都不同程度地存在一些问题。文章在对这些开采方法优缺点进行分析的基础上，提出了利用干岩地热开采海底天然气水合物的设想，并给出了相应的简单生产模型。只要解决好漏失、循环通道和换热面等人工地热储构建问题，利用地热开采海底天然气水合物将是未来商业生产的一个不错选择。     

微波开采天然气水合物气藏技术

微波加热技术作用速度快，设备简单，灵活性高，不对储层造成任何污染，适合于开采各类型天然气水合物资源。研究了微波开采天然气水合物气藏的机理，如加热作用、造缝作用和非热效应；总结了微波开采天然气水合物气藏的实验研究成果；指出微波加热开采天然气水合物气藏的3种方法：一是微波对由地面注入地层的水或盐水加热，二是微波通过直井对储层加热，使地层温度升高，三是微波通过多分支井对储层加热。     

利用CO2 开采海底天然气水合物影响因素分析

通过介绍气体水合物的晶体结构,从热力学方面论证了利用CO₂开采海底天然气水合物的可行 性,并分析了铠甲效应、温度、压力、晶体结构、晶穴充满度、多孔介质、盐度、添加剂及乳化等多种因素对CO₂与CH₄ 水合物置换反应的影响,最后指出今后研究的重点应为采取各种措施强化反应过程。该研究 成果为CO₂封存和海底天然气开采研究提供了一种新思路。     

天然气水合物注热开采数学模型

根据热力学第一定律及天然气水合物分解机理，在合理假设基础上，建立了包括物质守恒方程、能量守恒方程、分解动力学方程及辅助方程的天然气水合物注热开采数学模型。对数学模型进行差分处理得到差分方程组，采用隐式求解压力、显式求解饱和度（IMPES）的方法，考虑天然气水合物分解的压力、温度平衡条件，对模型进行求解，据此编制了数值模拟器。数值模拟器很好地拟合了注热开采实验的产气速率和温度分布，验证了数学模型的有效性。数值模拟及注热开采实验分析表明，天然气水合物注热开采可分为自由气释放、水合物分解及边界效应3个阶段，水合物分解存在分解前缘，注入端一侧水合物大部分已经分解，出口端一侧水合物分解较少，饱和度较高。图5表1参11     

天然气水合物藏注热开采敏感参数分析

天然气水合物作为一种潜在的未来能源,其开采已经成为天然气工业新的研究热点。基于水合物藏热力开采的机理,建立了数学模型并编制了软件,对影响水合物藏注热开采效果的参数进行了敏感性分析。结果表明,分解前缘移动速度和累积产气量主要受孔隙度、注热温度、初始水合物饱和度、水合物藏初始温度、分解区导热系数和热扩散系数的影响,而未分解区的热力学参数对注热开采影响不大,该研究对今后水合物藏的注热开采具有一定的指导意义。     

天然气水合物分解区演化数值分析

为了分析水合物试开采效率与水合物分解区时空演化过程的内在联系,对水合物沉积物中水合物降压-加热分解区演化过程进行了数值分析,获得了水合物分解区的时空演化规律和控制参数,找到了水合物分解效率的制约因素,提出了水合物分解过程的解耦分析方法。研究结果表明：水合物降压分解相变阵面和加热分解相变阵面的传播距离均与时间平方根成正比;气体渗流和热传导两者特征时间的比值为水合物分解区演化过程的控制参数;水合物分解区分为降压分解区和加热分解区,降压分解区扩展速度快,最大厚度大于水合物分解区最大厚度的90%,加热分解区扩展速度慢,最大厚度小于水合物分解区最大厚度的3%;水合物分解效率由热传导效应控制,由开采方式决定的传热效率低下是提高水合物分解效率的制约因素;砂土类等渗透性良好的沉积物中,水合物分解过程解耦分析可简化求解流程,提高计算精度。     

榆林气田南区天然气水合物防治技术探讨

天然气开采环境为低温、高压,这就导致在输气过程中极易产生游离水从而生成天然气水合物最终影响气田生产。通过研究天然气水合物的特征及形成条件,结合榆林气田南区生产实际特从理论指导、工艺调整、现场操作等方面提出天然气水合物的预防措施,为采气管线安全平稳运行提供保障。     

天然气水合物生成溶液的表面张力研究

提出使用高性能的氟碳表面活性剂来促进天然气水合物的生成,并通过实验研究了氟碳表面活性剂、碳氢表面活性剂及其复配后的表面活性性能,分析了配比、浓度和温度对复配溶液表面张力的影响,提出相应的表面张力计算关联方法。最后分析研究了压力对天然气水合物溶液表面张力的影响,提出利用等张比容法(基团贡献法)计算表面张力。此研究为表面张力对天然气水合物形成的影响提供一定的研究基础。     

水合物法天然气脱硫工艺研究

天然气中H2S的存在会给天然气的储存、输送、利用和环境都带来影响,必须对其进行脱硫净化。常规的天然气脱硫工艺有干法脱硫、膜分离、湿法脱硫和生物脱硫等。水合物法通过使H2S优先生成水合物并进入水合物相的工艺原理,实现天然气脱硫,与常规方法相比,具有工艺流程简单、能耗低、环保等独特优势,应用前景广泛。     

天然气水合物降压开采出砂定量预测新模型

国内外天然气水合物试采经验表明，出砂问题是制约水合物资源有效开发的关键因素。从地层流体渗流角度出发，结合岩石力学理论，通过在出砂半径内对出砂量与产气量关系的推导，建立了天然气水合物降压开采出砂定量预测新模型。模型在确定地层和流体等参数情况下，得出地层出砂 量与产气量呈正相关关系，因此确定水合物降压开采产气量就可以定量预测对应的出砂量。结合岩石颗粒出砂模拟，描述了不同时期水合物分解过程颗粒出砂动态演化特征，并验证了模型预测的精度。从研究结果可以看出，水合物降压法开采过程中产气量、出砂量与地层压差关系密切。该研究成果对天然气水合物出砂预测具有一定启示作用，对后续水合物规模矿场试采也具有重要的意义。     

天然气水合物及其勘探开发方法

天然气水合物是一种可能替代油气的新能源。其岩石物理特性及勘探方法成为专家的关注热点。介绍了天然气水合物的研究现状及有关岩石的物理特性，探讨了其勘探方法。这些方法包括地质、物探、测井、地球化学方法的应用。对天然气水合物的开采方法也做了介绍。作为一种尚未被人们充分认识的能源，分析了其勘探开发工作存在的风险。     

预测天然气水合物生成条件回归公式的评价

水合物的生成会给天然气生产和集输过程带来极大的困难,准确预测水合物形成条件至关重要。归纳总结了预测天然气水合物形成温度的回归公式,包括Makogon公式、Towler公式、Bahadori公式。通过比较公式计算值与实验值,计算出平均相对误差来评价各公式的计算精度。计算结果表明,对于非酸性天然气,3种公式的平均相对误差分别为0.55%、0.40%和0.43%。对于低含CO2天然气,3种公式的平均相对误差分别为0.41%、0.32%和0.52%。Towler公式的计算精度最高。此外,3种公式均无法准确预测含硫天然气的水合物形成温度。