垂直井压裂联合降压开采天然气水合物的产能数值模拟

为了探究高效的水合物开采工艺方法，建立压裂法联合降压开采水合物的基本物理模型和数学模型，应用2017年神狐海域试开采数据，验证并完善该模型计算结果的正确性。分析比较水合物储层在考虑压裂和不考虑压裂时，井中压力、水合物饱和度、分解过渡带的移动规律，研究开采井压力、裂缝长度、裂缝渗透率、裂缝孔隙度对水合物产气速率和累计产气的影响。结果显示：开采井压力越低，水合物分解速度越快，累计产气量越高；当开采井压力一定时，水合物的产气速率、累计产气量随着裂缝长度、裂缝渗透率和孔隙度的增加而增加。压裂联合降压可以提高水合物的开采效率，为今后水合物实现商业化开采提供参考。     

天然气水合物储层渗透率研究进展

天然气水合物是清洁、高效、储量巨大的未来最具潜力资源之一,而储层的渗透率是影响水合物资源开采时产气效率的重要参数。目前,国内外对天然气水合物储层的渗透率进行了大量的研究并取得一定进展,本文从数值模拟、储层现场探井、实验研究等方面全面回溯,分析总结了孔隙度、饱和度、应力应变情况等对储层渗透率的影响,讨论目前储层渗透率研究存在人工合成水合物沉积物与自然储层存在差异,不同多孔介质形成的水合物沉积物应力敏感性不同,多相渗流研究不够充分,储层渗透率改造研究不足等问题,对未来的研究方向提出了展望。     

天然气水合物降压开采中渗透率对低压传递的影响

用降压法开采天然气水合物时,储层渗透率对井中低压的传递有十分重要的影响。在内边界定压,外边界封闭的情况下,建立一维径向数学模型,模拟不同渗透率对井中低压传递的影响。分析表明:当储层的渗透率较高时,储层的渗透性和流体疏导性较好,井中低压可以有效地向储层深部传递;离开采井越近,储层压力下降速率也越快;开采后期,储层压力的最大值接近开采井处的压力。通过数值分析,提出一种增压降压成对压裂作业的方法。通过该方法能够增大储层渗透率,使天然气水合物分解产生的甲烷气体有效的流向开采井。     

含水合物沉积物的渗透率实验研究

天然气水合物储层的渗透率是影响水合物开采时气、水运移的关键,也是水合物开采潜力评价、资源评价、开采工艺选择等需要了解的关键参数.目前,国内外学者对天然气水合物储层的渗透率进行了一定的研究并有了初步认识.但是,对于围压、轴向压力、水合物饱和度、赋存模式等对水合物沉积物渗透率的影响机制和机理还不清楚.本文在自主设计的水合物...     

产能剖面测试技术在常压页岩气开发中的应用

安场向斜常压页岩气井生产时间相对较短,对其生产规律的认识相对薄弱。为了给后期井位部署、井眼轨迹设计、压裂工艺及规模、排采制度优化提供科学量化依据,基于分布式光纤温度及声波测量(DTS+DAS)原理及其配套工艺技术,对测试井产能剖面测井资料进行解释分析,计算出9mm油嘴稳定生产制度下的各段簇产气量、产水量以及产气、产水贡献率,结合钻井、录井、测井、压裂、试气等基础资料,对比分析测试井的产出规律及其影响因素。分析结果表明,各段产气量与加砂强度、用液强度呈正相关,线性相关率分别为28.45%和30.01%;各段产气量与射孔簇开启率正相关关系明显,线性相关率为65.51%;各簇产气量与随钻气测全烃值及总有机碳含量呈正相关,线性相关率分别为37.97%和24.12%;产气量与含气量、孔隙度、渗透率等其他地质参数也具有一定的线性相关性。产水量与用液强度、射孔簇开启率呈正相关,孔隙度、渗透率较高的层位产水量比较高。建议后期同区块水平段钻井穿行轨迹的设计应选择随钻全烃值相对较高、有机碳含量高、孔隙度相对高、渗透率较高的优质页岩层。     

三维实验模拟垂直井和水平井降压开采水合物

为了研究降压法在不同井网布置条件下开采天然气水合物的机理,在水合物三维实验模拟平台中进行了垂直井和水平井降压开采实验,获得了两种布井方式的产气、产水、温度变化和三维温度空间分布情况。研究表明,在该实验条件下,利用水平井开采水合物的平均产气速率是垂直井的1.48倍,但水平井开采的产水量较大,垂直井开采的产水量则很小。三维温度分布图表明,开采过程中全釜的温度同步下降,水合物在反应釜内均匀分解,反应釜四周的温度比反应釜中心温度高,热量从边界向釜中心传递。     

砂岩气藏地层压力下降迂曲度变化规律探讨

通常在定量分析孔隙度、渗透率等物性参数变化规律时,往往假设迂曲度不发生变化。分析了在地层压力下降的情况下砂岩气藏岩石迂曲度的变化规律,以期对常规岩石渗透率变化规律定量研究结果进行修正。根据岩石孔隙结构毛管束简化模型对应的Kozney方程,推导建立了岩石比迂曲度变化理论关系式。结合模拟有效压力增加岩石变形实验,通过将地面实验数据转换为地层条件下孔隙度和渗透率变化数据,考虑储层岩石所承受初始有效压力,实例计算了地层压力下降岩石迂曲度变化规律。实例气藏6个岩心的计算结果表明,随着地层压力下降。岩石迂曲度逐渐增大,且岩石迂曲度的增幅已超过了可以忽略的程度,说明通常假设岩石迂曲度为常数是有局限的。因此。在研究砂岩气藏地层压力下降对岩石渗透率影响时,需要考虑岩石迂曲度的变化。     

含甲烷水合物的石英砂渗透率实验和分形模型对比研究

含水合物的多孔介质渗透率是影响水合物开采的关键参数,多孔介质渗透率与水合物的饱和度密切相关。定量研究多孔介质渗透率随水合物饱和度的变化,对自然界中天然气水合物藏内渗流场的研究具有重要的理论价值。本文以平均粒径为139.612 μm的石英砂为多孔介质,采用稳态注水法测量在不同甲烷水合物饱和度（0 ~ 28.56%）下的石英砂渗透率,将实验数据与两种不同水合物赋存形式（颗粒包裹、孔隙填充）下的石英砂渗透率二维分形模型进行了对比。结果表明,石英砂渗透率比K_r随甲烷水合物饱和度S_h的增大呈现指数减小的趋势。当水合物饱和度低于11.83%时,渗透率比下降缓慢。而当水合物饱和度高于11.83%时,渗透率比下降迅速;当饱和度指数n = 12时,渗透率分形模型与实验数据吻合良好。通过分形模型与实验数据对比,发现当水合物饱和度低于11.83%时,甲烷水合物的赋存形式为颗粒包裹型。在11.83% ~ 28.56%水合物饱和度范围内,甲烷水合物的赋存形式为孔隙填充型。本研究成果量化了石英砂渗透率与甲烷水合物饱和度的关系,确定了含甲烷水合物的石英砂的渗透率分形模型的参数取值。     

高压旋喷灌浆法改造近井储层对海洋天然气水合物降压开采潜力影响研究

该文采用高压旋喷灌浆技术对近井储层进行改造,通过在井壁周围形成高渗透泡沫砂浆旋喷桩,结合降压来提升水合物开采效率。以印度K-G盆地NGHP-02-16站位砂质水合物储层为研究对象,构建近井储层改造强化水合物降压开采模型,利用TOUGH+Hydrate对所提方法的增产效果进行数值分析和定量评价。结果表明：近井储层改造能有效提升水合物降压开采效率;水合物开采效率随旋喷桩改造半径和渗透率的增加而增加,但不受旋喷桩孔隙度的影响;降压幅度增大可进一步提升近井储层改造结合降压开采的增产效果。     

天然气水合物储层水力压裂研究进展

天然气水合物是一种广泛分布于海底地层中重要的未来战略能源,但在开采过程中,由于水合物储层介质颗粒粒径较小,孔隙多被固态水合物占据,储层渗透率低,制约着天然气水合物开采的产业化进程。当今水力压裂技术已广泛应用于低渗透油气藏的增产作业中,本文总结了近年来国内外对天然气水合物储层应用水力压裂技术的研究现状,从压裂实验、数值模拟和压裂液等方面进行了讨论。结果表明,水力压裂可以创造人工裂缝,扩大水合物解离面积,提高储层渗透率和天然气产量,有利于商业开发。储层的脆性响应问题、开发新型压裂液以及压裂对水合物储层地质安全的影响,都是水合物储层水力压裂研究亟待解决的问题。     

Experimental study on dynamic acoustic characteristics of natural gas hydrate sediments at different depths

Acoustic properties are important geophysical parameters, compared to resistivity, pore water and other parameters that need to be obtained through drilling, the acoustic wave velocity of hydrate deposits is much easier to obtain. Therefore, the study of acoustic characteristics of hydrate reservoir is the basis for geophysical exploration and resource evaluation for hydrates. In this study, an experimental apparatus was developed to measure dynamic P- and S-wave velocity of gas hydrate bearing sediment. The effect of sensitivity factors including hydrate saturation, confining pressure, and reservoir solid phase particle size on the acoustic characteristics of hydrate reservoir were explored. The experimental results showed that the longitudinal and transverse wave velocities of natural gas hydrate rock samples correlated positively with hydrate saturation and confining pressure and the particle size of the solid phase exhibited little effect on the vertical and horizontal wave velocity of the gas hydrate reservoir. The results of this study indicated that the compression factor of different rock samples is the main factor affecting the vertical and horizontal wave velocity of the reservoir through mechanical experiments. At the same time, acoustic experiments and computed tomography results revealed the existence of different contact modes between natural gas hydrate and sediment particles under different saturations. Furthermore, the possibility of detecting the microscopic distribution of hydrates in sediments by acoustic waves was verified. The data can be used in well logging to determine hydrate saturation and other properties of hydrate bearing formations.     

水合物藏定质量流量转定井底流压开采规律研究

天然气水合物资源潜力巨大，降压法是水合物资源开采最有前景的方法。本文提出了定质量流量转定井底流压生产的降压开采模式，使用数值模拟方法研究了此模式下水合物藏的气水生产动态和物理场的变化规律。结果表明：（1）定质量流量生产阶段的产气速率约为定井底流压生产阶段的3倍；对于分解气速率，定质量流量生产阶段与定井底流压生产阶段相当，但在定井底流压生产阶段后期分解气速率上升幅度近200%；产水速率在定质量流量生产阶段和定井底流压生产阶段整体较为稳定。（2）储层的压力场、温度场和水合物饱和度场的变化有相似的规律，随时间增加，低压、低温和低水合物饱和度范围均以井筒为中心不断扩大。（3）本文降压生产模式的总体开发效果介于单一的定质量流量生产和定井底流压生产之间，具有较高的产量，且能够较好地保持地层能量。     

Optimization experimental design of stable production life and estimated ultimate recovery in gaseous compound of hydrogen and carbon from shale reservoir

In this study, a mixed numerical model is established to simulate the production performance of gaseous compound of hydrogen and carbon in shale reservoir. Estimated ultimate recovery (EUR) and stable production life (SPL) of gaseous compound of hydrogen and carbon are affected by reservoir parameters and production control parameters, such as Langmuir pressure, Langmuir volume, critical desorption pressure, fracture half length, permeability in stimulated reservoir volume (SRV) area, bottom hole flow pressure and production of gaseous compound of hydrogen and carbon. Therefore, in the later research, in order to reduce the number of numerical experiments, the orthogonal experimental method is used to optimize the influence of hydrocarbon ERU and SPL, and analyze the main control factors affecting these two indices at the same time. The purpose of this paper is to optimize the production of hydrocarbons by orthogonal experimental method and find the main controlling factors affecting the production of compound of hydrogen and carbon. Two groups of orthogonal experiments were designed to find the best scheme in the process of compound of hydrogen and carbon development. The calculative results show that the output of hydrogen and carbon compounds has a highly significant impact on SPL, Langmuir volume and capability in SRV have a significant impact, and Langmuir pressure Critical destruction pressure and hydraulic fracture half-length had no significant effects.     

新疆油田火山岩气藏体积压裂机理研究及应用

进行火山岩气藏压裂改造时,通常采用形成单一裂缝的增产改造技术,气井稳产时间较短.借鉴页岩气开发理念,深入研究火山岩气藏体积压裂机理.根据缝内压力传导的力学模型,研究不同液体体系对压力传导的影响,分析无滤饼压裂液体系对体积压裂的作用,优选出压裂液体系;建立不同角度天然裂缝开启的力学模型,确立体积形成的关键力学条件,并针对火山岩气藏压裂目的层的地应力结构进行实际分析.从储层矿物角度出发,研究对比火山岩储层的脆性系数;根据力学条件,结合压裂工艺过程,建立相关模型,优化研究体积压裂关键工艺参数,包括排量、压裂规模等;分析降阻水、线性胶、浓胶液三种不同黏度液体对裂缝网络的作用.在上述研究基础上,针对新疆油田DX1413井实际地质条件,分析该井进行体积压裂的有利条件,并进行压裂设计与改造施工,对施工曲线、施工过程、施工结果进行分析,得到了一些有益的结论,这些结论对火山岩气藏的开发有重要的启迪作用.     

天然气水合物降压开采储层稳定性模型分析

储层稳定性是天然气水合物开采所面临的关键问题。本文基于多孔介质流体动力学和弹性力学,建立了天然气水合物降压开采储层稳定性数学模型,包括储层沉降和井壁稳定性分析两个方面,并以墨西哥湾某处水合物藏的基本参数为例,进行了水合物降压开采储层稳定性的模拟计算。结果表明,在水合物降压开采的过程中,孔隙流体压力降低导致了储层的沉降,最大的沉降发生在井壁附近,水合物分解会加剧储层的沉降;降低井孔压力会造成井壁破坏的潜在危险,在井壁附近,周向和垂向应力达到最大处容易发生失稳破坏,地层的水平应力差会增加井壁的不稳定性。     

Toward underground hydrogen storage in porous media: Reservoir engineering insights

Subsurface hydrogen storage in depleted hydrocarbon reservoirs and saline formations is a potential option for storing hydrogen at large scales. These subsurface formations need to store sufficient hydrogen efficiently and securely, and the hydrogen must be withdrawn in adequate quantities on demand. In this study, we investigate the reservoir, geological, and operational controls that enable large-scale hydrogen storage and maximize hydrogen injection and withdrawal from depleted natural gas reservoirs. Hydrogen injection, storage, and withdrawal scenarios were computed using a reservoir simulator. Sensitivity analyses exposed the crucial parameters to achieve the goal of optimum storage and withdrawal of hydrogen. We determined that reservoirs with smaller pressures at the start of storage operations are suitable for hydrogen storage if wellhead pressure constraints permit. Steeply dipping reservoirs enable better hydrogen withdrawal if the reservoirs have good permeability (greater than 100 mD) and the injection/withdrawal well is placed updip within the reservoir. Permeable reservoirs and reservoirs with sufficient thickness increase hydrogen withdrawal rates. These findings and the results of the sensitivity analyses are used to propose site selection criteria for underground storage of hydrogen in depleted gas reservoirs.