海水对流增强天然气水合物藏低频电场加热效率模拟

天然气水合物被视为具有巨大潜力的清洁能源资源，90%以上的水合物分布在深海沉积物中。针对目前水合物开采技术现状，提出了注入常温海水强化海域水合物藏低频电场加热效率的新型开采方法，可发挥降压、电场原位生热、热对流以及海水就地取材等多重优势。通过数值模拟手段，分析了新方法提高海域水合物藏生产效率的可行性及生产机理，探讨了海水注入速率和电压对生产性能的影响。研究结果表明，在电场加热的基础上，注入常温海水进一步提升了产气速率、生产气水比及能效比，增产机理在于海水对流强化传热效率、提供气体流动驱动力以及增强储层导电性。随着注入速率的增加，对流传热效果进一步加强，产气峰值得到提高，但受产水量增加的影响，生产气水比不断减小，能效比先快速增加后趋于稳定。增加电压可显著提高产气量和生产气水比，但也加大了水合物储层内的热耗，导致能效比不断减小，建议在综合考虑气体产量与能效比的基础上对电加热制度进行优化。     

神狐水合物藏降压开采产气量预测及增产措施研究北大核心CSCD

南海神狐海域是我国最具天然气水合物开发潜力的区域之一,但目前尚未达到商业化开采的产气量水平。采用水合物开采模拟软件TOUGH+HYDRATE,建立了神狐水合物藏的储层地质模型,并在此基础上开展降压法试开采产量历史拟合及长期开采的产量预测,对比分析了直井降压、水平井降压、直井降压联合压裂、直井降压联合注热和直井降压联合井壁加热等增产措施的效果。研究结果表明,神狐水合物藏基于直井降压试采预测的长期开采日均产气量低于商业开采要求,须借助增产措施;神狐水合物藏开采最佳增产措施为水平井降压,其次为直井降压联合压裂。本文研究结果可为神狐水合物藏的开采提供一定借鉴。     

不同分解温度下记忆效应对CO2/CH4混合气体水合物合成的影响

在非常规天然气以及天然气水合物二氧化碳(CO₂)置换开采过程中，明确CO₂/CH₄混合气体水合物(以下简称“CO₂/CH₄水合物”)的合成和分解机理，对水合物法分离混合气体、CO₂封存与CH₄高效开采有重要意义。以多孔介质+去离子水体系中的CO₂/CH₄水合物为研究对象，进行了二次合成和分解实验，研究了分解时间为0.5 h、分解温度为5～25℃条件下的记忆效应对CH₄/CO₂水合物合成的影响，主要从二次合成诱导期、气体消耗量和消耗速率，以及各组分气体消耗情况3个方面进行了分析。结果表明，分解温度越低，二次合成诱导期越短；记忆效应降低了二次合成速率；当分解温度为10℃时二次合成速率最快，气体消耗速率峰值为8.10 mmol/min；在相同的合成温度和压力下，升温分解后的记忆效应使二次合成时CO₂水合物合成量提高至初次合成量的1....     

天然气水合物水平井降压开采多相渗流—传热—力学耦合数值模拟：方法和南海场地应用

为安全高效开采天然气水合物,研究开采过程中水合物储层的稳定性至关重要,THM 耦合数值模拟能清晰认识水平井开采水合物过程中的力学响应规律,但由于模型常被简化为垂直于生产井的剖面来进行模拟,对真实地层变形空间的演化特征刻画不足。为此,基于水合物开采程序 TOUGH + HYDRATE,引入对 FLAC 力学程序的交互接口,构建了适用于水平井大规模开采的多相渗流—传热—力学(THM)耦合模拟程序,并基于我国第二次水合物试采场地资料,在以水平井试采实际产气量约束 THM 耦合模型的基础上,研究了水平井中长期开发条件下的气水产出与地层变形规律。研究结果表明 ：(1)在 7 MPa 生产压力、300 m 井长条件下,水平井开采 1 年的产气量可达 1 190×10⁴ m~3,压降在游离气层中的影响范围较大,产气来源于游离气层和水合物层,水合物分解范围不大 ;(2)预测试采60 天时的海底沉降约为 0.16 m,开采 1 年后可达 0.52 m。结论认为 ：(1)水平井开采水合物会引起较大范围的海底沉降,海底面呈线性持续下沉,空间上的沉降呈椭圆形分布 ;(2)水平井及其上...     

南海北部天然气水合物藏垂直井网降压开采数值模拟

为了提高南海北部低渗透率、泥质粉砂型天然气水合物(以下简称水合物)储层降压开采的气产量和采收率,基于我国2017年水合物试采W17站位水合物层含有少量游离气且下伏泥层的条件,根据实际试采数据,针对单垂直井和垂直井网两种布井方式,利用TOUGH+HYDRATE软件进行了水合物层降压开采数值模拟,研究了开采井产气/产水特征及开采区温度场、压力场、水合物饱和度场的变化特征,进而分析了渗透率、井间干扰对压力场、温度场及流场变化的影响机制。研究结果表明:①低渗透率泥质粉砂型水合物层在降压开采过程中,水合物的分解使水合物沉积层渗透率增大,从而使气、水产量增加;②在降压开采初始阶段,开采井的气、水产量短时达到峰值后急剧减小,水合物迅速分解、吸热及游离气的涌入使得井筒附近温度降低,而后随着开采时间的延续,气、水渗流阻力增加,压降传播速率降低,水合物分解气产量和井口气产量不断降低,水产量则缓慢上升;③水合物的分解由压降和周边流体渗流、传热联合控制,井筒附近及水合物层上下界面处的水合物优先分解,井口产出的天然气有较大部分来自于周边水合物层中的游离气和孔隙水溶解气;④采用垂直井网进行水合物开采,每口井的控制面积减少,单井的产气/产水速率及累计产气/产水量均明显低于单垂直井,但垂直井网开采总的气产量更大、水合物采收率更高;⑤井距决定了每口井的控制面积和最终累计产气量,井间压降叠加效应加速了水合物的分解,井间区域的压力及温度显著低于单井,但井间对称流场的干扰会阻碍气液流动,在井间中心区域将形成"静止区"。结论认为,多井联合开采可以提高井场总的气产量,但需要根据钻井成本、水合物层渗透率、预计生产周期、井场总气产量和水合物采收率等指标来综合确定合理井距。     

天然气水合物的储层保护技术探讨

目前,天然气水合物的开采技术主要有热激化技术、井下电磁加热技术、化学试剂技术和减压技术等四种技术。只有综合运用降压技术、热激化技术,特别是井下电磁加热技术和现代钻井新技术相结合会更有效地开采天然气水合物。文章归纳总结了天然气水合物的开采技术和开采过程中可能遇到的储层损害问题及其对策。同时,根据天然气水合物的物理力学性质、分布和成藏环境以及钻井特点,认为天然气水合物可能存在的储层损害问题有温度敏感、应力敏感、井漏井喷、井壁坍塌、井眼缩径及蠕变等,并分析了各种储层损害的原理,可能造成的危害及其解决措施。     

鄂尔多斯盆地致密油藏水平井开发井网论证

鄂尔多斯盆地致密油藏资源丰富,勘探开发潜力大,其特点适合采用水平井体积压裂法来开采。文
章以华池－南梁地区山１５６井区长６致密油藏为例,对其水平井开发井网进行论证。开发实践证实,当采用水平
井体积压裂法开采长６致密油藏时,初期单井产量高,增产倍数大。由于储层中存在着大量的缝网结构,在采用水
平井开采长６致密油藏时,注水井排方向与裂缝方向平行,且水平段方向与裂缝方向垂直时,水驱波及体积大,开
发效果好;当采用直井注水＋水平井采油的开采模式时,合理的水平段长度为６００～８００ｍ,此时,采用七点法注采
井网的开发效果好;七点法井网的合理井距为７００～８００ｍ、排距为１００～１５０ｍ。文章得出的结论可以为鄂尔多斯
盆地致密油藏水平井开发提供技术参数。     

CO2乳状液置换天然气水合物中CH4的动力学研究

以CO₂置换天然气水合物中CH₄是一种集温室气体隔离和清洁能源开采于一体的方法,其关键是提高置换率和强化置换动力学。该研究以不同质量比的O/W型CO₂乳状液注入天然气水合物中,经过24~96h的置换,得出的置换结果表明,质量比为90∶10的CO₂乳状液在CO₂水合物能稳定存在、CH₄不能稳定存在且CO₂呈液态的温度压力条件下,置换反应效果最好,同等温度压力条件下置换效果比纯液态CO₂的置换效果好。     

神狐海域水合物降压-注热开采生产动态分析及参数优化

针对神狐海域天然气水合物藏,利用CMG-STARS软件开展数值模拟,分析了降压-注热驱替法下的开采动态,并对其主要开采参数的影响程度进行评估。研究结果表明:由于神狐海域水合物藏的地层的初始温度较高,本身热量充足,且该储层渗透率较低,注入热水扩散速度慢,注入热量只有很少一部分用于水合物的分解,热量损失大,因此注热效果不明显;综合考虑产气量、生产时间和累积气水比,建议在降压-注热开采的过程中井底压力设为2~3MPa。一步降压可以有效的缩短生产时间,从而提高经济效益,因此在不影响储层稳定性的前提下,开采过程中建议采用最快的降压速度进行降压生产。     

SDS与THF对水合物法分离CO2+N2混合气的影响

水合物添加剂在一定程度上能够解决纯水体系下水合物分离混合气存在选择性低、水合速率不高和水合物生成条件苛刻等问题,为了系统地研究十二烷基硫酸钠（SDS）及四氢呋喃（THF）对水合物分离特性的影响,采用自行设计的水合物分离实验装置,分别进行了浓度为0、100 mg/kg、300 mg/kg、500 mg/kg、1 000 mg/kg的SDS溶液及摩尔分数为0、0.5%、1.0%、3.0% 的THF溶液体系下,水合物法分离摩尔分数为59%的CO₂和摩尔分数为41%的N₂混合气的实验。实验结果表明：SDS能够提高水合物的生成速率及储气密度,随着SDS浓度的增大,CO₂分离率与N₂损失率都呈现先增大后减小的趋势,分离因子呈现先减小后增大的趋势,在初始压力为5.0 MPa、温度为1.4 ℃的情况下,SDS浓度为0～100 mg/kg时水合物分离效果较佳;THF有效地降低了水合物的相平衡压力,THF本身生成Ⅱ型水合物并占据水合物的大孔穴,CO₂优先于N₂占据水合物的小孔穴,当初始压力为4.8 MPa、温度为1.4 ℃时,THF摩尔分数约为1.0%时能够较好地改善水合物的分离效果。     

LHCX凝析气田水合物形成预测及防止措施研究

天然气水合物是采气过程中经常遇到的一个重要问题。在生产过程中，水合物的生成可导致气体输送管线及加工设备的堵塞而影响正常生产。文章针对LHCX凝析油气田，对水合物的形成条件进行了论述，采用统计热力学方法对该气田不同压力条件下水合物形成的温度进行了预测，计算出了M1井、M3井不同产量条件下井口流动温度及M1井、M3井地面给定输出压力下的井口节流温降情况。根据计算结果得知：该气田气井在产量10×10₄m₃/d、压力大于5.0 MPa时，井筒中不会形成水合物；在地面给定输出压力下，M1井通过气嘴节流后的气流温度高于水合物形成温度，不会形成水合物，而M3井通过气嘴节流后的气流温度低于水合物形成温度，将形成水合物。另外，还对水合物的预防及清除方法进行了讨论，针对LHCX凝析油气田情况，建议采用加注甲醇（己二醇）和地面加热升温措施以防止水合物的形成。     

南海北部二氧化碳对天然气水合物形成与分布的影响

南海北部天然气富含CO₂等非烃气体,非烃气体对于水合物既有建设性,也有破坏性。含CO₂的天然气向上运移渗漏到浅层,条件适当时,CO₂可作为碳源,被还原成CH₄,在浅层形成水合物成藏。选取南海北部的几组不同CO₂、N₂含量的气体组分进行的实验表明,含CO₂的天然气形成水合物的温度比纯甲烷水合物要高,致使水合物的赋存深度增加,从而拓展了水合物稳定带的厚度。高含CO₂的天然气藏发生强渗漏并运移至上覆甲烷水合物层时,CO₂可能会置换甲烷水合物中的甲烷,使原有的水合物矿藏遭受破坏或甲烷饱和度下降。      

青海油田尕斯N1–N21超高盐油藏复合驱提高采收率技术

青海油田尕斯N₁–N₂1油藏的地层水矿化度和钙镁离子含量超高,进行凝胶与表面活性剂复合驱,常规凝胶易脱水破胶,长期稳定性差,同时常规表面活性剂易与地层水中的钙镁离子发生反应产生沉淀。针对前一问题,合成了适用于尕斯N₁–N₂1油藏的抗高盐有机凝胶,配方为0.3%～0.4%聚合物+0.2%～0.3%交联剂+0.1%～0.2%稳定剂,该体系在68 ℃条件下初凝时间大于70 h,成胶后凝胶黏度大于1.0×104 mPa?s;优选了抗高盐表面活性剂QH-1,评价了界面张力和驱油效果,发现质量分数0.4%的QH-1溶液可提高采收率18.72%。室内试验结果表明,交替注入抗高盐有机凝胶和QH-1能有效遏制水的无效循环,提高中低渗区域的驱油效率,优化的“凝胶+QH-1”复合驱可提高采收率27.6%以上。该复合驱在尕斯N₁–N₂1油藏9口注水井进行了应用,应用后对应油井的平均含水率由80%降至70%,增产油量2.41×104 t。研究结果表明,“凝胶+QH-1”复合驱提高采收率技术对青海油田尕斯N₁–N₂1超高盐油藏增油降水具有很好的效果,具有推广价值。      

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。     

酸性天然气生成水合物条件实验测定与应用

针对酸性天然气藏开发易生成水合物,堵塞井筒及生产管线的问题,运用定温搜索压力法,对中国西部地区2个高含CO₂的天然气藏气样进行水合物生成条件实验测定。研究表明:天然气中高CO₂含量提高了地层水中HCO^-₃的离子含量,从而增加了地层水的矿化度;与纯CH₄气体相比,相同温度条件下,CO₂的存在显著降低了天然气水合物生成所需的地层压力。对于目标天然气流体,在低矿化度地层水中,生成水合物条件与在纯水中没有明显差别;在较高矿化度(16 970.7 mg/L)地层水中生成天然气水合物压力显著高于纯水体系。进一步基于Clausius-Clapeyron方程计算所合成水合物的分解焓为62 kJ/mol,生成的天然气水合物为Ⅰ型结构。最后结合实验数据和生产动态数据,对目标气藏开发过程水合物生成特征进行分析,预测井筒内是否生成水合物以及出现水合物的井筒位置,该研究为现场生产预防水合物生成具有借鉴意义。     

CO2注入方式对芳48油藏开发效果的影响

大庆油田芳48断块为特低渗透油藏,对该油藏进行了水驱、CO₂驱、CO₂吞吐、CO₂转水驱、水驱转CO₂驱等开采方式室内物理模拟研究。实验结果表明,该区块水驱见水早、含水率上升快、注水能力低。在上述5种气驱方式中,CO₂吞吐后气驱的累积采收率最高,然后依次为水驱转CO₂驱、气驱、CO₂驱转水驱,CO₂吞吐的累积采收率最低。从累积气油比来看,CO₂吞吐累积气油比最高,其次为CO₂驱,而水驱转气驱、气驱转水驱、吞吐转气驱的累积气油比较低。从气体注入能力来看,气驱的注入能力最高,而水驱转气驱、气驱转水驱的注入能力比较低。考虑开采效果和气体注入能力,芳48特低渗透油藏开采应优先选择CO₂吞吐后气驱,其次为水驱转CO₂驱。     

侧钻水平井开采剩余油的三维物理模拟研究

研究了水平井开采物理模拟的相似准则,设计了三维油藏相似比例模型,建立了水平井开采三维油藏物理模拟系统。该系统既能在高温高压模拟油藏条件下研究水平井开采机理,又能在常温常压下研究水平井开采机理和油藏内流体流动。在水平井开采三维油藏物理模拟系统上进行了侧钻水平井开采的实验研究,分析了侧钻水平井开采曲线变化规律,比较了侧钻水平井与直井的开采效果,研究了侧钻水平井的侧钻时机、开采速度、水平段长度等对开采效果的影响。侧钻水平井确实能提高开采效果,延长注水油藏的生产寿命,提高最终采收率。     

co2同井驱替工程设计

针对南海西部某气田上部压力衰竭高烃气藏与下部高压高含co₂气藏纵向上叠合性较好的特征,经过多年研究,形成了海上co₂同井自动驱替钻完井技术,利用下部co₂ 气体驱替上部高烃气体,提高气田采收率。文章详细阐述了海上co₂自动驱替钻完井技术!包括井身结构设计、钻井液屏蔽暂堵、水平井射孔及同井自动驱替完井管柱设计。该技术突破了海上平台设备安装空间不足的限制,节省了钻完井费用,为南海西部油田降本增效做出了巨大贡献,为类似井作业提供了借鉴。在国际石油价格持续低靡的情况下,更能显示出其重要意义。     

高温高压三维水平井物理模拟系统

石油勘探开发科学研究院与美国德士古公司合作投资兴建的“高温高压三维水平井物理模拟系统”主要用于研究水平井或其它复杂结构井的提高采收率机理。利用三维填砂模型模拟地下油藏条件下的非热力开采过程 ,填砂模型上可以布置水平井、垂直井或其它复杂结构井模拟生产井和注水井 ;填砂模型上布置了1 0 0个差压传感器 ,监测实验过程中模型内压力分布 ,通过压力分布可以计算得到饱和度分布。该系统工作压力可以达到 1 0MPa,温度可以达到 1 2 0℃ ;系统数据采集、测量和控制全部实现自动化 ,减少了人为误差 ,测量精度高 ,并且可以长时间连续操作。图 2参 6(江如意摘 )     

低渗透油田水平井井网密度及分布类型优化

水平井开采最大的优势就在于其可以更多地穿越油层,因而能获得更大的采收率。尤其是在低渗透油藏中,水平井井网的应用更能体现出其优势。经济合理井网密度就是在当前国家税收政策和现行国际油价下,油田开发利润达到最大时的井网密度。水平井注采交错行列式采出程度最高,直井注水平井加直井联合采行列式井网开采方式采出程度也很高,两者采出程度均在13.5%以上。从累计产油量来看,水平井注采交错行列式井网累计产油量最多,达到6.11×104t,这是因为水平井井网开采增大了波及面积,减少了死油区。