注入甲醇抑制剂法开采神狐海域天然气水合物数值模拟研究

我国神狐海域天然气水合物储量丰富,为我国提供了大量的能源储备,采用高效的开采方式能有效地解决我国能源短缺的问题。注入抑制剂法是一种主要的开采天然气水合物的方法。甲醇是一种性能优良的抑制剂,具有抑制性能好且粘度低的优点。本文根据实际地质参数建立了三维三相四组分开采海域天然气水合物数值模型,采用中间注入井两边生产井的水平井布井方式,通过数值模拟手段研究了注热甲醇溶液抑制剂法开采水合物的动态特征,与单一降压法和注入热水法的开采效果进行了对比。结果表明,注入热甲醇溶液能够提高储层温度并且甲醇能促进水合物的分解,改善了单一降压法和注热水法的不足,具有更高的初期产气速率,更高的初期气水比,以及更高的水合物分解效果,是一种具有竞争力的开采手段。     

神狐海域天然气水合物智能拟合建模与开采研究

中国南海神狐海域水合物储层地质特征复杂,难以获取储层全部参数。本研究通过智能拟合手段,根据实际试采产气量拟合选择南海神狐海域作为目标区域,降压开采,结合垂直井网开采措施,提升开采效果,解决我国未来的能源紧缺问题。由于南海神狐海域水合物储层参数缺少数值模拟所需的精确值,通过历史拟合方法确定储层物性参数,并进行长期开采预测,为后续水合物开采实验做铺垫。     

基于cohesive单元海域天然气水合物储层水力压裂模拟

天然气水合物作为一种高效清洁能源,广泛分布于我国南海海域的沉积地层中。我国先后于2017年和2020年成功开展了2次试开采,但由于海域天然气水合物特殊的赋存条件,单井水合物试采仍然面临着开采范围小、高产稳产时间短等问题。为了提高水合物的开采范围,基于cohesive单元进行了水合物储层二维水力压裂数值模型研究,比较了100 m×100 m和20 m×20 m两种模型的裂缝半长和宽度,得出了当注入压力为25 MPa时,压裂裂缝半长均为6 m,最大宽度分别为5.8、5.5 mm,构建尺寸较大的模型得出的实验结果更加准确。并且研究了裂缝宽度随注入时间的变化规律,随着注入压力和注入量的不断增加,初期裂缝宽度急速变大,后续在地应力和注入流体压力的共同作用下裂缝出现“阶梯式”的扩展规律。该研究在页岩气和煤层气等非常规能源储层水力压裂模型分析中得到了成功运用,为海域天然气水合物储层水力压裂提供一定的理论指导。     

海域天然气水合物降压开采诱发储层力学性质劣化及沉降规律建模研究

降压法是海域天然气水合物储层开采的一种常见方法。降压开采会导致近井储层出现复杂的多物理场耦合响应,诱发压力变化、温度变化、水合物分解、储层力学性质劣化及地层沉降。本研究通过一种全耦合流固热化数值模型分析水平井筒降压导致的海域天然气水合物储层力学性质劣化及沉降特征,表征水平井筒及井周储层的多场耦合响应规律,明确储层力学性质劣化区域及沉降的影响因素。模拟结果显示：储层压力和温度变化的波及区域远大于水合物分解前缘,有效正应力的分布在不同方向差异明显,降压开采诱发的内聚力劣化区域与塑性区和水合物分解区关联程度高,水平井筒以浅区域和以深区域的沉降呈现出不同特征,沉降程度可相差5 mm以上。模拟结果对水平井降压开采海域天然气水合物的储层稳定性分析具有参考意义。     

我国海域天然气水合物试采再传捷报——创造新的世界纪录,取得重大标志性成果

由自然资源部中国地质调查局组织实施的我国海域天然气水合物第二轮试采日前取得成功并超额完成目标任务。在水深1225米的南海神狐海域,试采创造了"产气总量86.14万立方米,日均产气量2.87万立方米"两项新的世界纪录,攻克了深海浅软地层水平井钻采核心技术,实现了从"探索性试采"向"试验性试采"的重大跨越,在产业化进程中,取得重大标志性成果。     

水合物分解对钻井液侵入影响的一维数值模拟研究

海洋含水合物地层往往是具有渗透性的多孔介质体,钻井过程中钻井液不可避免地会与它发生能量和物质交换,水基钻井液驱替侵入水合物地层和温差下热传导导致的水合物分解这二者是耦合在一起的,其侵入可描述为一个包含相变的非等温非稳态渗流扩散过程。在综合分析钻井液侵入含水合物地层特性的基础上,结合水合物开采数值模拟以及常规油气藏钻井液侵入模型,建立了一维径向钻井液侵入含水合物地层的侵入模型。利用编程,分析了钻井液侵入水合物地层时地层压力、各相饱和度和温度的分布规律。     

深水海底天然气水合物浅覆盖层钻井井壁稳定预测研究

以南海北部神狐海域天然气水合物浅覆盖层钻井井壁稳定为背景,对深水浅覆盖层钻井井壁稳定预测模型,南海沉积物物理、力学参数,以及神狐海域天然气水合物储集地层井壁稳定的研究现状进行分析和总结,探讨深水海底天然气水合物浅覆盖层钻井井壁稳定预测的难点和拟解决的方法,为深水海底天然气水合物浅覆盖层钻井井壁稳定预测提供支持。     

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

本文基于我国第一轮海域天然气水合物试采地质模型,利用Tough+Hydrate对近井储层改造后的水合物藏进行降压开采模拟研究.探究了多孔骨架渗流通道对气/水输送、压降传播、水合物分解等的影响机制,评估了近井储层改造在不同开采层位和整个开采过程中对产能提高的贡献大小.模拟结果表明:多孔骨架渗流通道内气/水流速高,可以起到导流、防砂的作用;近井储层改造可促进压降传播,加快水合物分解,但骨架通道的增产作用随开采时间增加逐渐减弱;近井储层改造在不同开采层位起到的增产效果不同,三相层中的增产效果最明显,但由于模拟改造范围较小、形成的多孔骨架渗流通道渗透性较低,增产效果不明显,多孔骨架渗流通道高度为50 cm时,2年产气量仅提高11.7%.     

海域天然气水合物浅软地层水平井钻井液技术

近年来,随着海域天然气水合物的勘探不断深入,为了进一步提高产量,加快实现海域天然气水合物商业化开采步伐,水平井开发成为了增产的重要手段。然而浅软地层水平井施工过程中,面对浅软未成岩地层,重点要解决好大斜度井段和水平井段的井眼清洁、井壁稳定、流变性能控制,润滑降摩、防漏等关键技术。本文从浅软地层水平井钻井液技术难点出发,通过室内研究和现场试验,形成了一套满足浅软地层水平井钻井施工的钻井液体系和钻井液施工工艺,并在陆地进行了多口浅软地层水平试验井施工,确保了钻完井顺利实施,为我国海域天然气水合物水平井试采提供了大量的现场试验数据。     

海域非成岩天然气水合物储层改造方法分析

天然气水合物是未来重要的战略开采资源,受到了世界各国的广泛关注,因此对海底天然气水合物进行大规模开采成为必然.目前,海底天然气水合物开采还处于试采阶段,到目前为止还未形成成熟的开采方式.本文从人们所担心的海域天然气水合物开采过程中因储层非成岩可能出现的海底水合物大规模气化、破坏海洋生态环境、产生海底地质灾害等问题出发,对海域天然气水合物开采的安全性进行了分析.同时调研了当前世界各国海域天然气水合物试采现状,指出了进行储层改造是海域天然气水合物未来进行大规模开采的必由之路.探讨分析了采用水力喷射微小井眼技术边钻进水平井边喷射改进发泡水泥浆以进行储层改造的可行性,可为我国水合物商业化开采提供借鉴.     

采场瓦斯运移规律仿真模拟研究

基于工作面上隅角瓦斯容易积聚、回风流中超限问题,利用Fluent仿真模拟方法,建立综放面采场瓦斯运移的数学模型,对采场使用局部通风机吹散上隅角瓦斯和瓦斯尾巷调节上隅角风流进行仿真模拟,分析得到:当局部通风机风速为20m/s时对上隅角瓦斯扰动性效果最好;确定工作面供风量为1900m3/min和尾巷步距为50m时防治上隅角瓦斯效果最佳.数值仿真研究结果可为上隅角瓦斯治理提供一定的理论参考.     

重复开采地表沉陷数值模拟分析

运用FLAC3D和概率积分法对山东某煤矿工作面开采后的地表沉陷进行预测,与实地观测结果进行对比分析,预计结果比较接近,但是数值模拟能够不受岩移参数的限制,又可以有效的减少边界效应,简单易行,有利于矿区安全生产.     

应用数值模拟软件分析巷道支护稳定性

应用有限差分计算程序(FLAC4.0),对宁煤集团某矿12207工作面胶带运输巷开挖及支护过程进行数值分析。通过比较运输巷道支护前后围岩变形特征,对该矿所采用的支护方法做出评价。其结论为后续巷道的支护方案设计提供依据。     

钻孔瓦斯动态涌出的数值模拟研究

基于钻孔过程中瓦斯动态涌出的基本特点，建立了钻孔瓦斯动态涌出量的理论计算模型。通过系统的数值计算，分析了钻孔瓦斯动态涌出的规律和特征，在此基础上，提出了关于煤层突出危险性的定性判据，并给出了确定打钻过程中每米钻孔瓦斯涌出初速度及停钻衰减涌出量的计算公式。定性判据与定量指标相结合，将有助于提高钻孔法预测突出的准确率。     

THF溶液水合物技术提纯含氧煤层气的实验

针对大量矿井抽放瓦斯因CH₄浓度低、难以利用与储运的问题,提出了通过促进剂溶液水合物方式分离提纯含氧煤层气的方法.利用THF与SDS溶液,分别在合成试验台上对模拟含氧煤层气进行了不同初始压力下水合物分离提纯实验.结果表明：在5 ℃与初始反应压力为0.3 MPa时,THF溶液水合物技术可实现水合物生成与CH₄气体的分离与增浓,使含氧煤层气中CH₄浓度由1645%提高到61.70%;相同温度下当初始反应压力由0.3 MPa增加到1.0 MPa时,水合物中CH₄的浓度由61.70%降到56.20%,CH₄增浓效率随反应压力升高而降低;水合物分离技术在反应条件与安全性方面明显优于低温液化分离.