天然气水合物开采模拟与能效探讨

伴随近些年我国社会经济发展水平的提升和各类资源能源消耗量的增加,使得能源危机已经逐渐成为影响我国经济水平提高的关键因素之一。天然气水合物作为一种新兴的能源资源,其内部总的碳含量范围极广。据相关人员调查分析,此种水合物中的碳含量已经远远超过了天然气、石油和煤炭。对此,本文以天然气水合物为切入点,通过对其开采模拟实验的简单研究分析,从而对其能源效用展开细致探讨。     

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     

多孔介质水合物天然气开采分析模拟

由于在冻土层和海洋环境中存在着大量的天然气水合物，因此天然气水合物将成为未来的替代能源。但是，至今尚未对各种开采方法中来自水合物的天然气开采潜力进行充分调查研究。本项研究介绍了一个简单的分析模型，该模型通过减压方法从多孔介质中分解水合物，从而模拟天然气开采。我们认为分解带的热传递、水合物分解内动力学和气水两相流动是涉及多孔介质中水合物分解的三种主要机理。本项研究对涉及物理性质实际变化范围的三种机理的相对重要性进行了比较。实例研究表明，气水两相流动的影响比热传递和水合物分解内动力学的影响小得多。考虑到速度控制作用，开发出的分析模型可以预测在多孔介质中天然气水合物分解的动态特征。模型已用于进行敏感性研究，已便调查在水合物储层进行商业性天然气开采的可行性。研究结果表明，从天然气水合物储层中能够采出大量天然气，水合物叠加在含气带上方。在西伯利亚、阿拉斯加和加拿大的永久冻土区中已发现了这种天然气水合物储层。     

径向井降压开采天然气水合物产能模拟

天然气水合物是一种清洁高效的潜在替代能源,提高开采效率对促进其产业化发展具有重要意义.本文借助开源程序HydrateResSim,针对具有强封闭性边界的第三类水合物藏薄层进行了直井和径向井降压开采天然气水合物产能模拟,对比了直井和径向井降压开采过程中温度场、压力场、水合物饱和度及产能变化规律,分析了径向井降压开采增产机...     

天然气水合物开采三维实验模拟技术研究

调研了国内外天然气水合物开采技术研究进展,基于无量纲相似分析方法研制了三维可视天然气水合物开采模拟实验系统。以甲烷、水和石英砂为实验介质,开展了降压、注热、注剂等天然气水合物开采方法三维实验模拟分析。根据室内模拟实验和数值模拟分析结果,提出了海上天然气水合物试采的技术思路,以期为天然气水合物试采及深水工程的研究提供借鉴。     

天然气水合物试验性开采

<正>天然气水合物(可燃冰)是地球上一种尚未商业化开发的新能源,资源量十分丰富,据估算全球资源总量约为2 100兆m3,相当于全球已探明传统石化能源总量的2倍左右,主要分布在美国阿拉斯加北坡、加拿大北极、墨西哥湾北部、日本南海海槽和中国南海等区域。2012年美国、日本等合作在阿拉斯加北坡及2013年3月日本在其近海海域开展的天然气水合物开采试验均取得成功,意味着天然     

开采天然气水合物储层的热能油藏模拟模型

水合物顶气体油藏的特性是通过三维热能油藏模拟器来模拟的。该模型对水合物相位特性、油藏内的热体流动和压缩以及水合物顶进行描述;可以对油井产量进行计算,对油井构造进行评估,并且可以对实验数据进行匹配;它能够显示出水合物顶的潜在的自封特性。使用水平井和分离气水化合物的各种方式,对固态水合物顶采油的一系列生产情况的调查研究表明,有过多的产出水分以及对水处理设施的需求。在气水化合物的开采过程中应用数据查询程序,获取气水化合物储层的油层参数。这些参数包括相对相应渗透率、热能量以及水合物饱和层的热传导率、压缩参数以及储层中水合物的形成和分解速率。     

天然气水合物降压开采储层出砂数值模拟

储层出砂是天然气水合物藏降压开采过程中所面临的主要问题。基于常规疏松砂岩储层出砂计算模型,综合考虑水合物分解规律、储层稳定性变化及岩石颗粒受力,建立了降压开采天然气水合物藏动态出砂量预测模型,并对储层出砂规律进行了分析。研究表明:越靠近井口处,水合物分解速率越快,内聚力减小幅度越快,储层稳定性越差;水合物储层开采较常规砂岩储层开采更容易出砂;水合物开采初期的出砂速率迅速增大,但出砂速率达到峰值后就会随着时间迅速减小,并最终趋于稳定;生产压差越大,水合物储层开采出砂也越严重。本文研究成果可为天然气水合物降压开采储层防砂提供借鉴。     

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。     

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。     

热力学抑制剂与CO_2同注开采天然气水合物的实验研究

为解决CO_2置换法开采天然气水合物(以下简称水合物)过程中出现的置换速率慢、置换程度不高等问题,提出了将CO_2置换法与热力学抑制剂法组合使用的技术思路,即"抑制剂—置换法"。在实验室利用填砂管模型在岩心驱替装置上测定了CO_2与不同浓度的甲醇溶液在同注的情况下CH_4水合物的分解效果。结果表明:(1)甲醇的浓度对水合物开采效果起着决定性作用,甲醇溶液浓度越小,CH_4水合物的分解越弱,其变化趋势表现为以CH_4水合物的分解为主导转变为以CO_2水合物的生成为主导;(2)当CO_2与浓度为20.8%的甲醇溶液同注时,主要发生CH_4水合物的分解,CO_2水合物几乎不生成;(3)当CO_2与浓度为15%的甲醇溶液同注时,既发生CH_4水合物的分解,也发生CO_2水合物的生成;(4)当CO_2与浓度为10%的甲醇溶液同注时,CH_4水合物几乎不分解,主要发生CO_2水合物的生成。结论认为,"抑制剂—置换法"可促进CH_4水合物的分解,提高其开采效率。     

固态流化采掘天然气水合物藏的水平管段固相颗粒运移特征

为了弄清在固态流化采掘条件下,海洋非成岩天然气水合物(以下简称水合物)藏固相颗粒在水平管段内的运移规律,基于液固两相流模型,采用Fluent软件耦合EDEM软件模拟了在水平管段不同液相速度、不同粒径、不同丰度下的水合物固相颗粒运移特征,并采用大型固态流化采掘物理实验模拟工具对数值模拟结果进行验证。研究结果表明：①单颗粒水合物在水平管段中的运移方式以跃移和蠕移为主,水合物颗粒群在水平管段中的运移方式受水合物丰度、液相速度、管径、水合物固相颗粒粒径影响较大;②当水合物丰度较低、颗粒粒径较大、液相流速较低时,固相颗粒运移方式主要以跃移、蠕移为主;③当水合物丰度较高、颗粒粒径较小、液相流速较大时,固相颗粒运移方式主要以悬移为主;④提高液相进口速度是提高水平管内净化效果的有效手段。结论认为：①选取破碎效果较好的二级破碎工具可以提高水平管段固相颗粒群的净化效果;②水合物固态流化开采水平管段内压力降主要受液相流速影响较大,在满足举升泵设备负荷前提下,应调整注入排量来达到合适的液相流速。     

南海神狐海域天然气水合物降压开采过程中储层的稳定性

储层稳定性是天然气水合物(以下简称水合物)开采所面临的关键问题之一,也是确保水合物安全高效开采的前提,目前相关的研究较少。为了分析降压法开采南海神狐海域水合物过程中储层的稳定性,根据该海域水合物的钻探资料,建立三维水合物降压开采地质模型,采用非结构网格对模型进行离散;在综合考虑水合物开采过程中的传热传质过程和沉积物变形过程的基础上,建立了热—流—固—化四场耦合的数学模型;基于非结构网格技术,采用有限单元方法对模型求解,获得水合物降压开采条件下的储层孔隙压力、温度、水合物饱和度和应力的时空演化特征,进而分析研究了该海域水合物降压开采过程中储层沉降、应力分布和稳定性。结果表明:(1)储层渗透率越大、井底降压幅度越大,沉降量越大,沉降速度越快;(2)开采过程中储层孔隙压力减小会导致有效应力增加,且近井处剪应力增加较明显,易发生剪切破坏;(3)储层有效应力的增加导致了储层沉降,沉降主要发生在开采的早期,开采60 d,储层最大沉降为32 mm,海底面最大沉降为14 mm。结论认为,南海神狐海域水合物储层渗透率低,储层压力降低的影响范围有限,在60 d的开采时间内,储层不会发生剪切破坏。     

南海东北部陆坡天然气水合物富集特征及成因模式

南海东北部陆坡具有良好的天然气水合物(以下简称水合物)成藏条件,其水合物资源的成因模式明显不同于2007年在神狐海域钻探发现的分散型水合物成矿区。为探讨前者的成藏特征与成因模式,利用钻探区的地震、测井、现场钻探取心及测试分析等资料进行了综合研究,以期加深对南海东北部陆坡水合物富集规律的认识。研究结果表明:(1)在纵向上,该区发育浅、中、深3套水合物层,构成既相对独立又有一定成因联系的成藏系统,区内存在扩散型、渗漏型和复合型3种成因模式的水合物矿藏;(2)扩散型水合物呈层状分布在稳定域底部,其底界与海底反射界面(BSR)分布吻合;(3)渗漏型水合物呈块状、脉状等形式充填在沉积物裂隙或裂缝中,在稳定域不同部位形成多个矿体;(4)复合型水合物矿藏兼具扩散型和渗漏型水合物的成藏特征,在稳定域底部发育扩散型水合物矿层,而在稳定域上部发育渗漏型水合物体,共同构成复式成藏系统。结论认为:南海东北部陆坡是目前中国水合物资源最为丰富、成藏地质条件最为复杂的成矿区之一。     

我国两部制电价制度对天然气发电企业盈利能力的影响

上海、浙江和江苏等地陆续出台了两部制电价制度,以期解决天然气发电(以下简称气电)企业成本高、经营困难等问题。为了研究该电价制度对气电企业盈利能力的影响,在对比分析上述三地电价政策和实施效果的基础上,基于不同类型机组的三大经营指标(项目财务内部收益率、经济净现值、动态投资回收期),采用项目经济性分析模型探究了不同类型燃气电厂的经济性。研究结果表明:①现行两部制电价与单一制电价相比,电价水平小幅度下降,给企业经营带来了一定的冲击,但从长远看,则有利于形成可持续的发展机制;②两部制电价是各地政府经过充分调研和测算后根据该区具体情况制定的,在该政策下多数企业处于盈亏平衡点附近,综合条件优、管理水平高的企业能取得一定的盈利,反之则亏损;③当电量电价一定且大于盈亏平衡点时,企业效益随年利用小时数的增加而提升,反之则随年利用小时数的增加而降低。结论认为:①两部制电价能起到促进企业管理和技术水平提升,引导和鼓励电力投资的作用,符合我国电力体制改革的方向;②政策制定时应针对不同时期建成的项目加以区别对待,实现上网电价、天然气价格和供热蒸气价格的"三个联动";③应建立大数据平台,实行气网、电网联合调度;④发电企业应创新管理,降低电厂建设及维护成本,提升机组效率,降低气耗。