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钻井液侵入海洋含水合物地层的一维数值模拟研究 被引量:22
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作者 宁伏龙 张可霓 +4 位作者 吴能友 蒋国盛 张凌 刘力 余义兵 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期204-218,共15页
本文以墨西哥湾水合物区域为背景,利用数值模拟方法研究了过平衡钻井条件下,当钻井液温度高于地层中水合物稳定温度时,水基钻井液侵入海洋含水合物地层的动态过程及其一般性规律.与侵入常规油气地层相比,耦合水合物分解和再形成是钻井... 本文以墨西哥湾水合物区域为背景,利用数值模拟方法研究了过平衡钻井条件下,当钻井液温度高于地层中水合物稳定温度时,水基钻井液侵入海洋含水合物地层的动态过程及其一般性规律.与侵入常规油气地层相比,耦合水合物分解和再形成是钻井液侵入海洋含水合物地层的主要特征.模拟结果表明,钻井液密度、温度和盐度都对侵入过程有影响.在一定条件下,钻井液密度越大,温度和含盐量越高,则钻井液侵入程度越深,热量传递越远,水合物分解程度越大.分解的水气在合适条件下又会重新形成水合物,影响了钻井液进一步侵入.而重新形成的水合物的饱和度甚至可能高于原位水合物饱和度,在井周形成一个"高饱水合物"环带.这一现象归因于钻井液侵入的驱替推挤、水合物分解的吸热以及地层传热的滞后等因素共同作用.在地层物性一定的条件下,高饱水合物环带的出现与否主要受钻井液温度和盐度控制.水合物分解以及高饱水合物环带的出现对井壁稳定和电阻率测井解释有很大影响.因此,为维护井壁稳定、确保测井准确和减少水合物储层伤害,就必须对钻井液密度、温度和滤失量进行严格控制,防止地层中的水合物大量分解.最好采用控制压力钻井(MPD)和深侧向测井方式,同时尽量选用低矿化度的含水合物动力学抑制剂的钻井液体系,采取低温快速循环方式. 展开更多
关键词 天然气水合物 钻井液 侵入 水合物分解 二次水合物 井壁稳定 测井
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固井水泥浆侵入对近井壁水合物稳定的不利影响 被引量:17
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作者 刘天乐 郑少军 +5 位作者 王韧 孙嘉鑫 蒋国盛 张凌 孙慧翠 宁伏龙 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期937-946,共10页
中国青藏高原多年冻土区蕴藏有丰富的天然气水合物资源,在此区域进行常规油气固井时产生水合物的几率较大。在井内压差作用下,固井水泥浆容易侵入含水合物地层内部并贴近水合物水化放热,改变水合物相平衡条件并诱发水合物分解,导致固井... 中国青藏高原多年冻土区蕴藏有丰富的天然气水合物资源,在此区域进行常规油气固井时产生水合物的几率较大。在井内压差作用下,固井水泥浆容易侵入含水合物地层内部并贴近水合物水化放热,改变水合物相平衡条件并诱发水合物分解,导致固井质量降低甚至失效。以青藏高原木里地区含水合物多年冻土层为研究对象,采用室内模拟实验和数值模拟计算相结合的方法,研究了固井水泥浆侵入对近井壁地层中水合物的影响。研究结果表明,在多年冻土区水合物地层进行常规油气固井作业时,渗入井周地层的固井水泥浆只需22 min即可导致其渗透距离内的水合物发生不同程度的分解,且距离井壁约1倍井径的范围内的水合物将全部分解,直接导致井壁失稳和固井质量低劣。 展开更多
关键词 水合物地层 固井水泥浆 渗透侵入 水化热 水合物分解
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天然气水合物藏注热水开采敏感因素试验研究 被引量:13
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作者 李淑霞 李杰 +1 位作者 徐新华 李小森 《中国石油大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期99-102,共4页
采用自制的一维天然气水合物(NGH)开采模拟试验装置,模拟海洋地质条件,在填砂模型(填砂管直径8 cm,长80 cm)中生成天然气水合物,并通过注入热盐水进行热力开采的物理模拟试验,分析水合物藏地质因素和注热参数对注热水开采能量效率(水合... 采用自制的一维天然气水合物(NGH)开采模拟试验装置,模拟海洋地质条件,在填砂模型(填砂管直径8 cm,长80 cm)中生成天然气水合物,并通过注入热盐水进行热力开采的物理模拟试验,分析水合物藏地质因素和注热参数对注热水开采能量效率(水合物分解所得甲烷气的热量与注入热量之比)的影响。结果表明:影响能量效率的因素由大到小依次为注热水温度、水合物饱和度、初始温度、注热水时间、注热水速度;在水合物藏地质因素中,水合物饱和度越大,初始温度越高,注热水开采能量效率越高;在注热参数中,注热温度越高,能量效率越低;在注热开采时需要合理优化注热水温度、注热水时间和注热水速度;试验条件下,注热水开采能量效率最高的试验组合为水合物饱和度48%,初始温度5℃,注热水温度40℃,注热水时间350 min,注热水速度12 mL/min,最高能量效率为6.74。 展开更多
关键词 天然气水合物 注热盐水 水合物分解 能量效率
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电阻率测试技术在沉积物-盐水-甲烷水合物体系中的应用 被引量:10
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作者 李淑霞 夏唏冉 +1 位作者 郝永卯 李清平 《实验力学》 CSCD 北大核心 2010年第1期95-99,共5页
利用自制的一维天然气水合物(NGH)开采模拟实验系统,通过对NGH生成过程中电阻率、温度、压力等的变化规律进行分析,验证了在海洋沉积物体系中用电阻率法测试NGH的可行性。实验结果表明,电阻率可以清楚地反映NGH的成核及生长过程。NGH开... 利用自制的一维天然气水合物(NGH)开采模拟实验系统,通过对NGH生成过程中电阻率、温度、压力等的变化规律进行分析,验证了在海洋沉积物体系中用电阻率法测试NGH的可行性。实验结果表明,电阻率可以清楚地反映NGH的成核及生长过程。NGH开始成核时消耗了溶液中的水分和甲烷气体,增加了离子之间的连通性,使电阻率降低;晶核开始生长为NGH后,由于生成的NGH类似于绝缘体,并且使得孔隙连通性变差,电阻率逐步升高,NGH大量生成后电阻率保持稳定。然后进行NGH降压分解实验,随着NGH的分解,NGH饱和度下降,电阻率也逐渐下降。 展开更多
关键词 天然气水合物 水合物生成 水合物分解 电阻率
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南海东沙海域末次冰期异常沉积事件与水合物分解 被引量:11
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作者 陈芳 庄畅 +6 位作者 张光学 陆红锋 段虓 周洋 苏新 吴聪 刘广虎 《地球科学(中国地质大学学报)》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期1517-1526,共10页
对南海东沙海域陆坡区973-3柱状样开展沉积学和年代学、有孔虫同位素和壳体B/Ca比值、碳酸钙和黄铁矿含量的分析,发现该岩芯浮游有孔虫Globigerinoides ruber和底栖有孔虫Uvigerina peregrina的δ13 C在末次冰期同时在多个层位发生负偏... 对南海东沙海域陆坡区973-3柱状样开展沉积学和年代学、有孔虫同位素和壳体B/Ca比值、碳酸钙和黄铁矿含量的分析,发现该岩芯浮游有孔虫Globigerinoides ruber和底栖有孔虫Uvigerina peregrina的δ13 C在末次冰期同时在多个层位发生负偏,最大负偏达-2.03‰;有孔虫δ13 C负偏层位环境[CO32-]浓度相对偏低;负偏层位同时出现大量黄铁矿,最高含量达17%.在负偏层位以下沉积的碳酸盐溶解作用强烈,CaCO3含量最低,沉积物颜色偏深.究其成因与水合物分解关系较大.甲烷渗漏事件发生在末次冰期,说明末次冰期的海平面下降是水合物分解的主要诱因.根据有孔虫δ13 C负偏的次数和程度推断至少发生过4次甲烷渗漏,渗漏的强度基本相当. 展开更多
关键词 水合物分解 δ^13C负偏 CaCO3溶解 末次冰期 东沙陆坡 海洋地质
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核磁共振成像原位监测冰融化及四氢呋喃水合物分解的微观过程 被引量:10
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作者 孟庆国 刘昌岭 业渝光 《应用基础与工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第1期11-20,共10页
核磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)可以通过物质在不同相态之间的亮度差别来识别物质相态的变化,冰、水和水合物之间较大的亮度对比使MRI成为监测水合物生成分解动态过程的有效工具.采用MRI原位监测了冰融化和四氢呋喃(THF... 核磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)可以通过物质在不同相态之间的亮度差别来识别物质相态的变化,冰、水和水合物之间较大的亮度对比使MRI成为监测水合物生成分解动态过程的有效工具.采用MRI原位监测了冰融化和四氢呋喃(THF)水合物分解的微观过程,从微观角度对比研究了THF水合物分解与冰融化过程的异同.冰融化和THF水合物的分解过程受传热程控,冰的融化和水合物的分解总是沿着固-液界面从外向内推进,消解速度持续加快.固相表面的"结构化水层"是冰和水合物立体结构瓦解的主要原因.THF水合物的分解过程与气体水合物不同,没有明显的"自保护效应".由于温度梯度产生的密度差异,液相产生自然对流,造成了水合物的分解及冰的融化过程中固-液界面运动的随机性. 展开更多
关键词 核磁共振成像 四氢呋喃水合物 水合物分解 结构化水层 冰融化
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天然气水合物藏物性参数综合动态模型的建立及应用 被引量:9
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作者 程远方 沈海超 +2 位作者 李令东 周建良 李清平 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期320-323,共4页
基于应力敏感性实验得到了储层渗透率、孔隙度和弹性模量等物性参数随有效应力的变化规律,结合现有水合物藏物性参数与水合物饱和度的关系模型,建立了水合物藏物性参数的综合动态模型。该模型全面考虑了水合物分解效应以及储层应力状态... 基于应力敏感性实验得到了储层渗透率、孔隙度和弹性模量等物性参数随有效应力的变化规律,结合现有水合物藏物性参数与水合物饱和度的关系模型,建立了水合物藏物性参数的综合动态模型。该模型全面考虑了水合物分解效应以及储层应力状态变化对物性参数的影响。水合物藏降压开采实例研究表明,水合物分解效应和储层应力敏感性是影响储层物性参数的两个重要因素。其中水合物分解效应起主要控制作用,造成水合物分解区储层渗透率和有效孔隙度明显增加,而弹性模量则明显降低;储层应力敏感性的影响覆盖整个压力波及区,其对物性参数的影响趋势与分解效应相反,因此对分解效应的影响具有一定抑制作用。 展开更多
关键词 天然气水合物 性参数 水合物分解 应力敏感性 数值模拟
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天然气水合物的分解导致海底沉积层滑坡的力学机理及相关分析 被引量:8
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作者 房臣 张卫东 《海洋科学集刊》 CAS 2010年第1期149-156,共8页
天然气水合物是一种由天然气和水形成的类似冰状的固体物质,主要赋存于低温高压背景下的海底沉积物和陆地永久冻土地带(颜文涛,2006)。自20世纪7 0年代海洋油气勘探过程中在海底一定深度发现天然气水合物稳定层并采集到实物样品以来,社... 天然气水合物是一种由天然气和水形成的类似冰状的固体物质,主要赋存于低温高压背景下的海底沉积物和陆地永久冻土地带(颜文涛,2006)。自20世纪7 0年代海洋油气勘探过程中在海底一定深度发现天然气水合物稳定层并采集到实物样品以来,社会对它的关注程度便日益提高。海底滑坡是一种会造成重大破坏性后果的海洋地质灾害之一。近些年来研究人员不断发现,海底天然气水合物的分解导致海底岩层稳定性降低。 展开更多
关键词 天然气水合物 水合物分解 沉积层 样品 永久冻土 海洋油气勘探 稳定性降低 低温高压 游离气
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钻井液特性对近井地带水合物分解的影响 被引量:8
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作者 李庆超 程远方 +1 位作者 鲁钟强 李强 《大庆石油地质与开发》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期59-64,共6页
针对钻井液的扰动会导致水合物储层中水合物的分解和井壁失稳问题,开发了用于模拟水合物储层钻井过程中水合物分解和井壁坍塌的流—固—热耦合三维模型,研究了钻井液特性对近井地带水合物分解的影响。结果表明:欠平衡钻井作业会导致严... 针对钻井液的扰动会导致水合物储层中水合物的分解和井壁失稳问题,开发了用于模拟水合物储层钻井过程中水合物分解和井壁坍塌的流—固—热耦合三维模型,研究了钻井液特性对近井地带水合物分解的影响。结果表明:欠平衡钻井作业会导致严重的水合物分解,而过平衡钻井可以较好地减缓水合物的分解及由此导致的井壁失稳状况;钻井液温度也是影响水合物稳定性的重要因素,当钻井液温度从17.25℃增加到21.25℃时,水合物的最终分解范围增加近2倍;钻井液盐度的增加虽然有利于井筒安全控制,但会加剧水合物的分解。研究成果为水合物地层钻井液的配制提供了参考。 展开更多
关键词 水合物沉积 水合物分解 钻井液温度 钻井液压力 钻井液矿化度
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流动体系水合物分解研究进展 被引量:8
10
作者 史博会 王莹 +3 位作者 吕晓方 王麟雁 殷素娜 宫敬 《油气储运》 CAS 2014年第7期685-691,共7页
水合物分解机理的基础研究,是抑制水合物在油气管道流动体系形成冰堵,深入开展水合物矿开采,应用水合物作为媒介储存与运输气体、净化与分离气体,以及应用水合物浆液输送气体等技术研究的关键。结合国内外水合物分解的实验研究与理论研... 水合物分解机理的基础研究,是抑制水合物在油气管道流动体系形成冰堵,深入开展水合物矿开采,应用水合物作为媒介储存与运输气体、净化与分离气体,以及应用水合物浆液输送气体等技术研究的关键。结合国内外水合物分解的实验研究与理论研究,系统评述了流动体系水合物分解实验及相关模型的研究进展。通过水合物分解形态观测实验,可知水合物分解是依时吸热过程,受动力学、传质和传热等因素控制。总结了水合物颗粒大小、化学注剂、温度、压力以及气相组成等因素对水合物分解速率的影响。总体而言,水合物分解理论模型应用于流动体系的不多,将动力学、传质、传热等因素综合起来的模型有待成熟,基于此提出未来流动体系水合物分解研究的方向和建议。 展开更多
关键词 水合物分解 动力学 传热 传质
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允许适度坍塌的水合物储层最低钻井液密度 被引量:7
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作者 李庆超 程远方 邵长春 《断块油气田》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期657-661,共5页
深水海域的天然气水合物储层通常埋藏较浅、压实较弱、强度较低,钻井过程中钻井液的扰动极易导致水合物的分解和井眼的坍塌。基于此,文中建立了有关水合物储层中井眼稳定性的二维流-固-热耦合数值模拟模型,研究了相同钻井液温度和不同... 深水海域的天然气水合物储层通常埋藏较浅、压实较弱、强度较低,钻井过程中钻井液的扰动极易导致水合物的分解和井眼的坍塌。基于此,文中建立了有关水合物储层中井眼稳定性的二维流-固-热耦合数值模拟模型,研究了相同钻井液温度和不同钻井液密度条件下的水合物分解及井眼坍塌状况,根据不同钻井液密度下的井眼扩大率模拟结果,确定了不同井眼扩大率下的钻井液密度下限。结果表明:钻井液密度越低,剧烈的钻井液扰动作用导致的近井壁地带天然气水合物的分解就越严重,井眼的坍塌状况也越糟糕。当使用温度为21.25℃的钻井液进行水合物储层钻井作业时,如果井眼扩大率为2.5%,则最低钻井液等效密度为1.116 g/cm3;而当井眼扩大率提高到10.0%时,最低钻井液等效密度则降低到1.024g/cm3。可以得出结论:随着对井眼稳定性要求的提高,最低钻井液密度会在合适的范围内不断增大。 展开更多
关键词 水合物储层 井壁坍塌 井眼扩大率 水合物分解 钻井液密度
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含热力学抑制剂钻井液侵入天然气水合物地层扰动模拟 被引量:7
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作者 张怀文 程远方 +3 位作者 李令东 史吉辉 江龙 韩修廷 《科学技术与工程》 北大核心 2018年第6期93-98,共6页
深水油气勘探开发过程中,为防止井筒内生成天然气水合物,在钻井液中添加水合物热力学抑制剂是有效措施之一。然而含水合物热力学抑制剂钻井液侵入水合物地层的扰动影响鲜有报道。为探究水合物热力学抑制剂对水合物层的扰动规律,利用超... 深水油气勘探开发过程中,为防止井筒内生成天然气水合物,在钻井液中添加水合物热力学抑制剂是有效措施之一。然而含水合物热力学抑制剂钻井液侵入水合物地层的扰动影响鲜有报道。为探究水合物热力学抑制剂对水合物层的扰动规律,利用超声波测试手段,研究了NaCl、乙二醇两类水合物热力学抑制剂钻井液侵入水合物岩样的过程,并讨论了适用于水合物地层钻井液的设计要点。结果表明:含水合物热力学抑制剂的钻井液相比未含抑制剂的钻井液会显著促进水合物分解,且随着抑制剂浓度的增加,水合物分解速度会大幅度增加;NaCl盐类抑制剂促进水合物分解的作用明显强于乙二醇醇类抑制剂;钻井液侵入水合物地层引发的水合物分解呈现非匀速现象。深水钻探水合物地层时,防止地层中水合物的分解与抑制井筒中水合物的生成是相互矛盾的,研发适合水合物地层的钻井液配方来平衡这个矛盾是有效途径。 展开更多
关键词 天然气水合物 水基钻井液 热力学抑制剂 声波速度 钻井扰动 水合物分解
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水合物储层安全钻井液密度下限确定方法 被引量:7
13
作者 李庆超 程远方 +3 位作者 李强 张怀文 魏佳 丁吉平 《大庆石油地质与开发》 CAS CSCD 北大核心 2018年第5期168-174,共7页
水合物储层钻井过程中的水合物分解会导致井眼的坍塌和失稳。利用人造泥质细粉砂水合物岩样三轴力学实验结果得到了改进的Mohr-Coulomb强度准则,并得到了水合物储层坍塌压力的确定方法,分析了水合物地层钻井过程中坍塌压力的温度敏感性... 水合物储层钻井过程中的水合物分解会导致井眼的坍塌和失稳。利用人造泥质细粉砂水合物岩样三轴力学实验结果得到了改进的Mohr-Coulomb强度准则,并得到了水合物储层坍塌压力的确定方法,分析了水合物地层钻井过程中坍塌压力的温度敏感性。结果表明:相同的井身结构条件下,利用改进的Mohr-Coulomb强度准则计算得到的钻井液密度下限较大,并且水合物地层的钻井液安全密度下限存在温度敏感性;当钻井液温度低于288. 14 K时,不同井眼轨迹条件下的钻井液密度下限不受温度影响,但随着温度的升高,钻井液密度下限的温度敏感性逐渐显现。 展开更多
关键词 水合物储层 井壁稳定 钻井液密度下限 井壁坍塌 水合物分解
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天然气水合物降压开采数值模拟研究 被引量:6
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作者 王文博 刘晓 +1 位作者 崔伟 肖加奇 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期2097-2107,共11页
为揭示天然气水合物降压开采过程中水合物分解规律,建立了柱坐标系下水合物降压开采的物理模型和数学模型,应用有限差分法进行求解,并应用神狐海域试采数据进行了验证,进而分析了降压开采过程中压力、水合物饱和度、渗透率的变化规律以... 为揭示天然气水合物降压开采过程中水合物分解规律,建立了柱坐标系下水合物降压开采的物理模型和数学模型,应用有限差分法进行求解,并应用神狐海域试采数据进行了验证,进而分析了降压开采过程中压力、水合物饱和度、渗透率的变化规律以及多种边界条件下分解过渡带的移动规律,研究了不同降压开采参数对水合物分解过程的影响.结果表明:降压开始后,井眼周围迅速形成压降漏斗,随着开采时间的增加,压降漏斗向储层远处扩散;井眼处的水合物最先分解,随着开采时间的推进,水合物饱和度逐渐降低,储层渗透率逐渐增大;水合物饱和度降低的区域沿径向向外扩散,渗透率增大的区域也与之相应;过渡带外沿、内沿移动速度不同步,开采后期移动速度都变慢,分解过渡带宽度随着开采时间逐渐增大,到一定天数后趋于稳定;水合物降压开采的主要控制参数包括开采井压力、水合物初始饱和度、储层绝对渗透率、水合物分解动力学常数等;模拟水合物降压开采时,如果选择封闭型边界且半径较小,则所得出的模拟结果与实际开采情况会有较大的差别,甚至相悖. 展开更多
关键词 水合物开采 水合物分解 降压法 数值模拟
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天然气水合物分解超孔隙压力研究 被引量:6
15
作者 张炜 李新仲 +1 位作者 李清平 曹静 《西南石油大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2015年第4期107-116,共10页
针对海洋油气资源开采和海洋工程施工过程中天然气水合物分解所引发的工程风险问题,展开了天然气水合物分解超孔隙压力理论模型研究。研究中采用理论解析方法,基于水合物分解前后的相态模型和热力学中的通用气体定律,推导了水合物分解... 针对海洋油气资源开采和海洋工程施工过程中天然气水合物分解所引发的工程风险问题,展开了天然气水合物分解超孔隙压力理论模型研究。研究中采用理论解析方法,基于水合物分解前后的相态模型和热力学中的通用气体定律,推导了水合物分解导致的沉积物体积膨胀模型,进一步采用土力学中土体的压缩和回弹特性,最终获得了水合物分解超孔隙压力理论解析模型。采用典型的海底滑坡工程案例,验证了模型的合理性与正确性,并针对模型中复杂的影响参数展开参数考察,获得了不同参数的影响效应。研究对认识水合物分解产生的超孔隙压力的演变机理,保证水合物的储层稳定性,规避水合物分解带来的工程灾害具有重要的理论价值和现实意义。 展开更多
关键词 天然气水合物 水合物分解 体积膨胀模型 超孔隙压力模型 参数考察
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置换减压法开发天然气水合物工艺及数值模拟 被引量:6
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作者 张磊 《钻采工艺》 CAS 北大核心 2021年第6期74-77,共4页
天然气水合物是能源领域尚未开发的领域之一,有巨大的潜力来满足未来的能源需求,降压、热刺激、碳交换和抑制剂注入是其生产过程中涉及的四种开采方法。文章提出了采用双水平井降压+二氧化碳置换法开采天然气水合物,应用油藏模拟器CMG... 天然气水合物是能源领域尚未开发的领域之一,有巨大的潜力来满足未来的能源需求,降压、热刺激、碳交换和抑制剂注入是其生产过程中涉及的四种开采方法。文章提出了采用双水平井降压+二氧化碳置换法开采天然气水合物,应用油藏模拟器CMG对矿藏条件下水合物进行数值模拟分析,模拟了多组分、多相流体和热流在地下的流动和传输,以及甲烷饱和度和温度分布,估算了水合物解离产气量和出砂量。模拟结果表明,随着开采的进行,甲烷饱和度降低,顶部的水合物优先开始分解,二氧化碳置换区域地层温度提高2~5℃,温度升高促进甲烷持续解离,形成了一个连续交换和生产的循环过程;同时随着甲烷产量的增加,生产井出砂量也随之增加。采用双水平井开采技术,扩大了水合物储层的波及面积,有效增加了产气量,达到商业开采价值规模。研究结果为科学评价天然气水合物开采技术的可行性、经济性提供了理论依据。 展开更多
关键词 天然气水合物 水合物分解 减压技术 数值模拟 置换法
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双井周期注CO_(2)联合降压法开采天然气水合物分析 被引量:1
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作者 张逸群 杜红星 +1 位作者 王海柱 李根生 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期199-213,共15页
相较于单纯地封存CO_(2),CO_(2)置换法开采天然气水合物(以下简称水合物)能够满足水合物资源开采和碳封存的双重需求。为确保安全高效开发水合物的同时提高CO_(2)封存率,按照双井周期注入CO_(2)联合降压法开采水合物的思路,以中国南海... 相较于单纯地封存CO_(2),CO_(2)置换法开采天然气水合物(以下简称水合物)能够满足水合物资源开采和碳封存的双重需求。为确保安全高效开发水合物的同时提高CO_(2)封存率,按照双井周期注入CO_(2)联合降压法开采水合物的思路,以中国南海典型水合物藏为研究对象,建立了矿藏尺度水合物注采热—流—固—化四场耦合数值模型,并开展了连续、间歇、循环3类注入开采方案和单井降压开采方案的对比分析,然后模拟分析注CO_(2)辅助水合物降压开采的增产效果,最后对比了不同注入方案的CO_(2)回收和封存情况,探索了水合物法碳封存的可行性。研究结果表明:(1)邻井CO_(2)的注入有助于降低产水量并缓解降压开采引起的地质沉降;(2)间歇注入较循环注入可促进储层中CO_(2)水合物生成,扩大注入井附近的高温区域,有利于生产井附近水合物的分解;(3)连续注入方式有利于分解气体的产出,但双井注采模式降低了甲烷水合物分解程度;(4)双井注采的CO_(2)注入分为快速注入阶段、反转阶段和缓慢注入阶段,其中双井间歇注入方案的CO_(2)注入效率最高。结论认为,双井间歇注入CO_(2)复合降压法能够在安全、高效开采水合物的同时具有相对可观的碳封存效果,是一种实现水合物商业化开采和助力双碳目标实现的潜在方法,研究成果对于天然气水合物开发及CO_(2)地质封存具有理论指导意义。 展开更多
关键词 天然气水合物 降压开采 CO_(2) 双井循环注入 产能模拟 碳封存 水合物分解 地质沉降
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南海神狐海域MIS12期以来的碳酸盐旋回与水合物分解 被引量:5
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作者 陈芳 庄畅 +5 位作者 周洋 吴聪 陆红锋 刘坚 苏新 刘广虎 《现代地质》 CAS CSCD 北大核心 2015年第1期145-154,共10页
对南海神狐海域水合物钻探区SH1B和SH5C等2个钻孔顶部0-39.41 m和0-23.85 m的连续沉积物开展高分辨率碳酸盐旋回研究,结合浮游有孔虫氧同位素地层学、AMS^14C年代学和生物地层学进行地层划分。结果表明:SH1B孔MIS12期以来Ca CO3曲线总... 对南海神狐海域水合物钻探区SH1B和SH5C等2个钻孔顶部0-39.41 m和0-23.85 m的连续沉积物开展高分辨率碳酸盐旋回研究,结合浮游有孔虫氧同位素地层学、AMS^14C年代学和生物地层学进行地层划分。结果表明:SH1B孔MIS12期以来Ca CO3曲线总体上具有明显的冰期和间冰期旋回,表现为较典型的冰期低、间冰期高的"大西洋型"旋回特征,具有良好的地层意义;SH5C孔除MIS1—MIS2期外,MIS3—MIS8期的Ca CO3含量较SH1B孔的要低,冰期和间冰期旋回性较差,MIS3—MIS 4和MIS7期出现明显的低钙事件;同时,SH5C孔MIS3—MIS5期浮游有孔虫G.ruber的δ13C值明显负偏,平均值为-0.11‰;两孔MIS1期的沉积速率是MIS2期的近2倍,与前人的研究结果相反,为MIS2期部分地层缺失所致。SH1B孔受水合物分解影响不大,而SH5C孔受水合物分解影响明显。SH5C孔MIS2期的地层缺失事件和MIS3—MIS4、MIS7期的低钙事件以及MIS3—MIS5期δ^13C值负偏事件主要发生在末次冰期,推测与下伏水合物分解产生的海底滑塌、海水酸化等环境效应有关。 展开更多
关键词 低钙事件 地层缺失 水合物分解 神狐水合物钻探区 南海
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天然气水合物降压开采中海床沉降特征及其影响因素 被引量:5
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作者 孙金 吴时国 +2 位作者 朱林奇 刘艳锐 孙中宇 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期1033-1046,共14页
为计算天然气水合物降压开采过程中的海床沉降量,考虑水合物分解、气水两相渗流、多孔介质导热和传质传热、沉积物变形等多物理场耦合作用,采用Duncan-Chang模型描述水合物层的变形破坏特征,建立天然气水合物降压开采过程中的渗流场-温... 为计算天然气水合物降压开采过程中的海床沉降量,考虑水合物分解、气水两相渗流、多孔介质导热和传质传热、沉积物变形等多物理场耦合作用,采用Duncan-Chang模型描述水合物层的变形破坏特征,建立天然气水合物降压开采过程中的渗流场-温度场-变形场三场耦合模型,并基于有限元法进行求解。研究结果表明:在地温梯度影响下,降压开采时水合物层下部的水合物分解速率较快,其分解范围大于上部的分解范围;水合物分解前缘处的垂向有效应力随分解后力学参数的改变发生突变;水合物降压开采时的海床沉降主要由水合物分解导致的水合物层切线弹性模量、强度以及孔隙压力降低诱发,地层最大沉降位于开采井附近水合物层与上覆地层的界面处,而海床面处的沉降最大值位于开采井处。海床沉降与井底压力、水合物层渗透率、初始切线弹性模量、水合物层厚度等因素有关;井底压力越小、水合物层厚度越大,海床沉降量越大;水合物层渗透率越高,地层孔隙压力耗散越快,海床沉降越明显;水合物层初始切线弹性模量越大,海床沉降量越小。 展开更多
关键词 天然气水合物 降压开采 海床沉降量 水合物分解 多场耦合模型
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基于两步折减法的含天然气水合物沉积物海底斜坡稳定性分析 被引量:5
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作者 赵亚鹏 孔亮 +2 位作者 刘乐乐 袁庆盟 刘佳棋 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期141-153,共13页
对于天然气水合物(以下简称水合物)分解影响下的海底斜坡稳定性问题,过去较多采用强度折减法进行研究,但多数学者由于未考虑初始地应力平衡等问题,因而存在着诸多不足。为此,基于强度折减法,提出了将初始地应力平衡、水合物分解、强度... 对于天然气水合物(以下简称水合物)分解影响下的海底斜坡稳定性问题,过去较多采用强度折减法进行研究,但多数学者由于未考虑初始地应力平衡等问题,因而存在着诸多不足。为此,基于强度折减法,提出了将初始地应力平衡、水合物分解、强度折减统一进行考虑的"两步折减法":首先对海底斜坡中水合物分解的影响效果进行分析,剖析其影响实质,进而构建多因素、多水平正交模拟试验,探究不同因素对海底斜坡稳定性的影响规律;进而基于正交试验结果,分析不同因素水平下安全系数的边际均值和变化规律。研究结果表明:(1)水合物分解是一个应力释放、位移增加的动态过程,其影响实质是将沿斜坡分布的"应力非均匀性"转换为"位移非均匀性";(2)多因素下海底斜坡稳定性主控因素为斜坡倾角与海水深度,而分解程度、水合物层厚度、水合物层埋深的影响则相对较小;(3)水合物层埋深对安全系数的影响受到临界埋深的限制;(4)安全系数与斜坡倾角正切值的倒数(1/tanβ)呈线性关系;(5)当海底斜坡稳定性较差或水合物开采可能引起海底滑坡时,可考虑"直井+水平井"的联合开采方式,在水合物储层下部区域设置水平井,并将直井设置在远离斜坡的区域。 展开更多
关键词 强度折减 天然气水合物 海底斜坡 稳定性 安全系数 正交试验 水合物分解 “直井+水平井”联合开采
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