南海神狐海域天然气水合物开采数值模拟 被引量：37

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作者 李刚 李小森 +1 位作者 陈琦 陈朝阳 《化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2010年第11期1083-1092,共10页

实地钻探结果表明我国南海北部神狐海域存在大量天然气水合物,其作为未来我国潜在的可开发能源的调查和资源评价工作正在展开.利用国际上先进的多相多组分沉积物渗流模拟计算软件TOUGH+HYDRATE,以2007年5月国土资源部广州地质调查局在... 实地钻探结果表明我国南海北部神狐海域存在大量天然气水合物,其作为未来我国潜在的可开发能源的调查和资源评价工作正在展开.利用国际上先进的多相多组分沉积物渗流模拟计算软件TOUGH+HYDRATE,以2007年5月国土资源部广州地质调查局在南海北部神狐海域SH2,SH3和SH7站位的钻探、测井数据为基础,建立实际水合物藏分层地质模型,利用不同的开采井设计方式进行单井降压和降压+注热开采模拟.结果表明,开采过程中水合物分解区域主要集中在开采井周边区域、水合物层与含水层界面处以及水合物层顶部靠近上盖层的区域.由于水合物分解吸热,水合物层的温度降低,使得热量从上盖层向水合物层传递,形成地温梯度的逆转,促进水合物层顶部逐渐产生分解界面.降压开采进行到后期开采井周围会形成渗透率很低的"二次水合物",影响开采的进行,所以利用降压+注热开采方法消除"二次水合物",使开采过程顺利进行. 展开更多

关键词 天然气水合物 降压开采 注热开采 tough+hydrate 南海神狐海域

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天然气水合物开发数值模拟器研究进展及发展趋势 被引量：9

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作者 卢海龙 尚世龙 +3 位作者 陈雪君 秦绪文 古利娟 邱海峻 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期1516-1530,共15页

天然气水合物是极具前景的可接替能源,是当前能源领域研究的热点之一。2017年中国已将天然气水合物列为第173号矿种,并制定了长远规划研发开发技术。天然气水合物的开发是一个涉及温度场、渗流场、应力场及化学场等的多场耦合问题,数值... 天然气水合物是极具前景的可接替能源,是当前能源领域研究的热点之一。2017年中国已将天然气水合物列为第173号矿种,并制定了长远规划研发开发技术。天然气水合物的开发是一个涉及温度场、渗流场、应力场及化学场等的多场耦合问题,数值模拟是研究该类问题的重要手段。在简要概述天然气水合物藏的分类、开发方法及全球已开展的天然气水合物试采情况的基础上,系统总结了当前使用的主要天然气水合物数值模拟器及其发展脉络,并对各模拟器的特点进行了讨论对比;尤其重点介绍了使用最广泛的研究型模拟器TOUGH+HYDRATE系列程序。最后讨论了水合物模拟中存在的问题及发展方向,认为水合物藏精细描述、基础模型及参数获取、储层应力特征以及模拟结果可视化等是未来发展的重要方向。 展开更多

关键词 天然气水合物 数值模拟 模拟器 多场耦合 tough+hydrate

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降压幅度和出砂堵塞对天然气水合物开采产能的影响分析 被引量：1

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作者 加瑞 许敬明 +1 位作者 李青茁 杨岗 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第15期6434-6447,共14页

为研究降压幅度和出砂堵塞对天然气水合物开采产能的影响,使用天然气水合物多相流数值模拟软件TOUGH+HYDRATE进行水合物降压开采模拟,通过不同情况下的水合物分解速率、产气速率、产气量和产水量分析了降压幅度和出砂堵塞对天然气水合... 为研究降压幅度和出砂堵塞对天然气水合物开采产能的影响,使用天然气水合物多相流数值模拟软件TOUGH+HYDRATE进行水合物降压开采模拟,通过不同情况下的水合物分解速率、产气速率、产气量和产水量分析了降压幅度和出砂堵塞对天然气水合物开采产能的影响,并通过不同情况下的储层压力、储层温度和水合物饱和度分布分析了其影响机理。数值模拟结果表明:(1)随着降压幅度的增大,储层中压力降低范围逐渐增大,而且压力降低幅值逐渐增大,储层与开采井之间的压力梯度越大,导致相同时间时的水合物分解速率、产气速率、产气量和产水量都逐渐增大;降压幅度的增大对短期开采的累积产气量有明显提高,而对长期开采的产气量影响不大,而降压幅度的增大可能导致出砂堵塞以及水合物二次生成,因此实际开采时应设定一个合理的降压幅度并辅助升温等其他措施。(2)随着出砂堵塞的加剧,井周附近的渗透率逐渐降低,储层中压力降低范围逐渐减小,而且压力降低幅值逐渐减小,储层与开采井之间的压力梯度越小,另外井周渗透率的降低还会导致气体的流速的降低,从而导致相同时间时的水合物分解速率、产气速率、产气量和产水量逐渐减小;出砂堵塞会对产气量持续产生影响,导致产气量随时间成比例减少,因此实际开采时应进行储层改良减轻出砂问题或采取防砂措施避免出砂堵塞。 展开更多

关键词 天然气水合物 降压幅度 出砂堵塞 tough+hydrate

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储层和开采参数对天然气水合物开采产能的影响分析

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作者 加瑞 许敬明 +2 位作者 郝岱恒 李青茁 杨岗 《海洋地质与第四纪地质》 CSCD 北大核心 2023年第6期202-216,共15页

开展储层参数和开采参数对天然气水合物开采产能影响的研究有助于其实际开采场址和开采方法的选择。以中国南海神狐海域SH7站位的地质参数为背景,采用TOUGH+HYDRATE软件系统地分析了储层压力、温度、孔隙度、水合物饱和度、渗透率、上... 开展储层参数和开采参数对天然气水合物开采产能影响的研究有助于其实际开采场址和开采方法的选择。以中国南海神狐海域SH7站位的地质参数为背景,采用TOUGH+HYDRATE软件系统地分析了储层压力、温度、孔隙度、水合物饱和度、渗透率、上覆层和下伏层渗透率等储层参数,以及降压幅度、降压井长度和出砂堵塞(通过改变井周网格渗透率反映出砂堵塞)等开采参数对天然气水合物降压开采产能的影响。数值模拟结果表明:①随着储层渗透率的增大,产气量有明显的增加;随着储层压力、孔隙度的增大以及上覆层和下伏层渗透率的减小,产气量有较大的增加;随着储层温度的增大,产气量有一定的增加;产气量随饱和度的增大先增大后减小。因此,实际开采时可优先选择渗透率大、上覆层和下伏层渗透率小、孔隙度大、温度较高、水合物饱和度适中的储层。②随着降压幅度的增大以及降压井长度增大,产气量有明显的增加;而随着出砂堵塞程度的加剧,产气量有非常明显的减少。因此,实际开采时可以通过增大降压幅度和降压井长度以及采取减轻出砂堵塞的措施来提高产气量。研究结果可以为我国将来天然气水合物开采区域及开采方式的选择和确定提供参考。 展开更多

关键词 天然气水合物 降压开采 tough+hydrate 储层参数 开采参数

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南海水合物地层的孔隙水合物形成机制模拟研究

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作者 郑明明 周珂锐 +3 位作者 吴祖锐 刘天乐 颜诗纯 曾国澳 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期54-65,共12页

地层骨架孔隙中水合物的高质量形成是开展水合物实验研究的前提和物质基础,可为我国深水油气及水合物资源开发提供理论指导。依据南海GMGS2-07井水合物层地质条件,利用TOUGH+HYDRATE数值模拟软件和自主研制的水合物反应生成装置开展数... 地层骨架孔隙中水合物的高质量形成是开展水合物实验研究的前提和物质基础,可为我国深水油气及水合物资源开发提供理论指导。依据南海GMGS2-07井水合物层地质条件,利用TOUGH+HYDRATE数值模拟软件和自主研制的水合物反应生成装置开展数值模拟和实验研究,在验证数值模拟方法准确性和可靠性的基础上,通过控制变量法分别开展不同地层导热系数和含水饱和度条件下水合物生成质量的影响研究。结果表明:(1)数值模拟与室内实验过程中,水合物形成时温度、压力与三相物质变化趋势一致且特征值十分接近,验证了数值模拟方法的准确性和可靠性。(2)导热系数越大,水合物生成越快,最终形成的水合物饱和度越大,分布也更加均匀。但导热系数与最终形成水合物的饱和度的正负相关性,存在临界边界。本次所选用的反应釜尺寸,临界边界距上、右边界距离为1.8 cm,临界边界内导热系数与水合物饱和度呈正相关性,临界边界外呈负相关性。临界边界随着反应釜尺寸的增大而增大,但临界边界位置不受地层渗透率的影响。(3)随地层含水饱和度增加,最终形成的水合物饱和度先增大后减小,峰值处含水饱和度小于初始压力条件下的理论气水比。当初始压力为7.8 MPa,含水饱和度约22.23%时,所形成的水合物饱和度最大且分布最不均匀。由此可知,选用高导热系数材料制备地层骨架、使初始含水饱和度低于气水理论比以及调整初始温压条件使之偏向相平衡曲线左方有利于形成分布均匀的高饱和水合物。研究认为深水油气含水合物固井和水合物资源钻采提供依据,为水合物商业化开采提供技术储备。 展开更多

关键词 南海 天然气水合物 室内实验 导热系数 含水饱和度 tough+hydrate

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天然气水合物藏开采数值模拟研究 被引量：1

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作者 庞维新 李清平 +2 位作者 孙福街 李刚 李小森 《中国煤炭地质》 2015年第8期31-37,82,共8页

TOUGH2是美国劳伦斯伯克利国家实验室开发的一套渗流模拟软件,其研究内容与水合物藏的开采在气液渗流、质量和热量的传递等方面有很多的共同之处,但水合物的开采又涉及到固态水合物分解产生气体和液态水或固体冰的,与TOUGH2现有内容有... TOUGH2是美国劳伦斯伯克利国家实验室开发的一套渗流模拟软件,其研究内容与水合物藏的开采在气液渗流、质量和热量的传递等方面有很多的共同之处,但水合物的开采又涉及到固态水合物分解产生气体和液态水或固体冰的,与TOUGH2现有内容有一定区别。为了将TOUGH2软件应用于天然气水合物藏开采模拟,在对TOUGH2的功能进行充分解读后,进行了以下三个主要修改:1针对天然气水合物三相变化的状态方程模块;2添加天然气水合物分解速率和相平衡计算模块;3在TOUGH2程序的主体控制方程中,添加由天然气水合物分解引起的变化量。通过上述修改和程序调试,形成了一套基于TOUGH2的水合物藏开采数值模拟软件。利用该软件对神狐海域的水合物藏参数进行计算,其结果与劳伦斯伯克利国家实验室开发的水合物藏开采模拟软件(TOUGH+HYDRATE)的计算结果进行对比,结果表明两者吻合很好,验证了软件的正确性。 展开更多

关键词 tough2 水合物开采 数值模拟 tough+hydrate 对比

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天然气水合物开采数值模拟中基于mVIEW的水平井井眼轨迹建模 被引量：1

7

作者 万庭辉 李占钊 +4 位作者 AVIS John 王静丽 陆程 马超 李柯良 《海洋地质前沿》 CSCD 2020年第8期74-80,共7页

针对使用TOUGH+HYDRATE模拟水平井降压开采天然气水合物过程中井眼轨迹的精细刻画给出解决方案,利用mVIEW进行水平井井眼轨迹建模,并进行了模型验证,弥补了模拟器在复杂建模方面的不足,提高模拟器使用效率。由于含井眼轨迹的水平开采模... 针对使用TOUGH+HYDRATE模拟水平井降压开采天然气水合物过程中井眼轨迹的精细刻画给出解决方案,利用mVIEW进行水平井井眼轨迹建模,并进行了模型验证,弥补了模拟器在复杂建模方面的不足,提高模拟器使用效率。由于含井眼轨迹的水平开采模型生产井段在Z方向穿透层位更接近真实的生产情况,因此,含井眼轨迹的水平井开采模型能更好地指导实际生产。 展开更多

关键词 天然气水合物 mVIEW 水平井 井眼轨迹 数值模拟 tough+hydrate

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分支参数对天然气水合物羽状多分支井降压开采产能的影响规律 被引量：1

8

作者 王静丽 万庭辉 +3 位作者 李占钊 沙志彬 于彦江 梁前勇 《科学技术与工程》 北大核心 2021年第23期9747-9757,共11页

天然气水合物是未来极具发展潜力的清洁能源,而多分支井开采技术是天然气水合物高效开采的一种值得进一步探索的技术方法。基于南海神狐海域SHSC-4试采井测井曲线数据,建立了理想水合物藏分层地质模型。分析了羽状多分支井布设在水合物... 天然气水合物是未来极具发展潜力的清洁能源,而多分支井开采技术是天然气水合物高效开采的一种值得进一步探索的技术方法。基于南海神狐海域SHSC-4试采井测井曲线数据,建立了理想水合物藏分层地质模型。分析了羽状多分支井布设在水合物Ⅱ层中部时,分支参数对降压开采产能的影响规律。结果表明:①分支参数优化时,应首先考虑分支长度;尤其是当分支长度较短时,分支长度增加的增产效果最强;随着分支长度增加到一定长度,继续增加分支长度的产能增幅逐渐减弱。②其次应考虑分支数目和分支角度;相较于增加分支长度,增加分支数目和分支角度对产能影响较弱且增产效果相近;基于钻井成本考虑,分支数目不宜过多;分支角度大于45°时,产能增幅呈下降趋势,因此分支角度应小于45°。③在充分考虑上述分支参数的基础上,可适当考虑分支间距。相较于其他分支参数,增加分支间距对产能影响最弱,在保证较大控制面积和充分考虑钻井成本的前提下,分支井间距越大越好。 展开更多

关键词 天然气水合物 羽状多分支井 分支井参数 数值模拟 tough+hydrate

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土壤水分特征曲线在天然气水合物开采数值模拟中的应用探讨

9

作者 万庭辉 李占钊 +2 位作者 王静丽 陆程 马超 《地下水》 2019年第1期4-6,共3页

在使用TOUGH+HYDRATE程序进行水合物开采数值模拟时常用van Genuchten模型计算毛管力,而毛管力大小直接影响水合物开采过程中的产气和产水,因此在数值模拟过程中正确选用模型参数尤为必要。我国某海域天然气水合物储层为未胶结泥质粉砂... 在使用TOUGH+HYDRATE程序进行水合物开采数值模拟时常用van Genuchten模型计算毛管力,而毛管力大小直接影响水合物开采过程中的产气和产水,因此在数值模拟过程中正确选用模型参数尤为必要。我国某海域天然气水合物储层为未胶结泥质粉砂储层,常规的毛管力测定方法如压汞法、离心法等对该类岩心并不适用,如何测定该类岩心的毛管力并将其应用于van Genuchten模型参数选取具有重要意义。本文探讨了如何应用土壤水分特征曲线测定实验间接获取该类岩心的毛管力数据,为验证该方法的可行性,本文对参考文献[7]中公开的粉砂土壤水分特征曲线测定实验数据进行换算和拟合后得到T+H程序所需的van Genuchten模型参数,结果可为泥质粉砂储层水合物产能研究工作提供参考。 展开更多

关键词 土壤水分特征曲线 天然气水合物 泥质粉砂储层 tough+hydrate VAN Genuchten毛管力模型

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天然气水合物数值模拟中基于mVIEW的多分支井建模

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作者 万庭辉 王静丽 +5 位作者 沙志彬 贺会策 李占钊 于彦江 梁前勇 黄宁 《海洋地质前沿》 CSCD 北大核心 2021年第11期60-69,共10页

天然气水合物分布广、埋藏浅、清洁无污染、储量巨大,是极具发展潜力的清洁能源。为实现天然气水合物商业化开采,急需探索基于多分支井的高效开采技术。在使用TOUGH+HYDRATE模拟器开展数值模拟中,复杂结构井建模是研究工作的难点。为此... 天然气水合物分布广、埋藏浅、清洁无污染、储量巨大,是极具发展潜力的清洁能源。为实现天然气水合物商业化开采,急需探索基于多分支井的高效开采技术。在使用TOUGH+HYDRATE模拟器开展数值模拟中,复杂结构井建模是研究工作的难点。为此提出了基于mVIEW的复杂结构井快速建模方法,以多分支井为例简要介绍了建模流程;此外,结合TOUGH+HYDRATE模拟器,以中国地质调查局2017年在南海北部陆坡深水区白云凹陷神狐海域SHSC-4试采井测井曲线数据为基础,建立理想水合物藏分层地质模型,开展单一水平井和多分支井在水合物Ⅱ层中部的降压开采数值模拟。模拟结果表明:该建模方法提高了模拟器在复杂建模方面的能力,对天然气水合物高效开采数值模拟具有较好效果和参考意义;相较于单一水平井降压开采,多分支井开采技术能最大限度地增加天然气水合物藏的裸露面积和深度,有效提高水合物藏储量动用程度,是值得探索的高效开采技术方法。 展开更多

关键词 天然气水合物 复杂结构井 mVIEW 多分支井 数值模拟 tough+hydrate

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天然气水合物数值模拟方法及其应用 被引量：9

11

作者 郭朝斌 张可霓 凌璐璐 《上海国土资源》 2013年第2期71-75,79,共6页

在开采天然气水合物前有必要用数值模拟方法对其形成或分解的规律进行研究以及对开采方案进行评估。数值模拟可根据野外和室内实验数据,定量计算压力、温度和天然气水合物的动力学转换关系,评价天然气水合物的开采潜力,从而预测复杂系... 在开采天然气水合物前有必要用数值模拟方法对其形成或分解的规律进行研究以及对开采方案进行评估。数值模拟可根据野外和室内实验数据,定量计算压力、温度和天然气水合物的动力学转换关系,评价天然气水合物的开采潜力,从而预测复杂系统的热物理动力过程。TOUGH+HYDRATE因其能够模拟水合物分解的多组分多相流过程,较其他软件相对成熟而得到广泛应用。概述其模拟的基本原理和方法,总结利用该软件模拟包括降压、注热以及降压和注热相结合等方法的应用实例,结合我国天然气水合物调查与研究现状提出数值模拟方面的工作建议。 展开更多

关键词 天然气水合物 多组分多相流 数值模拟 tough+hydrate软件

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TOUGH+HYDRATE水合物模型参数敏感性分析 被引量：5

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作者 刘丽强 徐军 +3 位作者 李雁 夏真 苏钰 苏洁 《海洋科学》 CAS CSCD 北大核心 2014年第6期52-59,共8页

运用国际上较为先进的水合物开采模拟软件TOUGH+HYDRATE(T+H)对我国南海水合物藏竖井降压开采假设进行数值模拟,采用LH-OAT全局敏感性分析方法,对模型中19个普遍应用的水合物层参数进行了敏感性分析,并对参数敏感性从重到轻进行了极敏... 运用国际上较为先进的水合物开采模拟软件TOUGH+HYDRATE(T+H)对我国南海水合物藏竖井降压开采假设进行数值模拟,采用LH-OAT全局敏感性分析方法,对模型中19个普遍应用的水合物层参数进行了敏感性分析,并对参数敏感性从重到轻进行了极敏感、敏感、一般敏感和不敏感4个水平的等级划分。研究表明:T+H的参数敏感性随评价目标、时间和空间位置的不同而不同。对CH4气体累积产量有显著影响的参数有:Stone指数(n)、固相渗透率缩减指数(PRE)、绝对渗透率(Permeabilities)、流体临界饱和度(CMPS)。随着模拟时间的增加,参数对水合物饱和度的整体敏感度提高。在空间分布上,随着与井壁水平距离的增加,所有参数对水合物饱和度的敏感度降低。敏感参数的确定对提高模型的准确性有重大意义。在实际应用中要有针对性地调节参数,以获得最优效果。 展开更多

关键词 天然气水合物 数值模拟 tough+hydrate(T+H)模型 LH-OAT方法

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基于TOUGH+的水合物藏降压开采过程中气体运移规律数值模拟研究 被引量：1

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作者 刘丽强 徐军 李雁 《南海地质研究》 2015年第1期26-37,共12页

天然气水合物的特征是优质、洁净、储量巨大，主要蕴藏在陆域的永久冻土或海洋沉积物中，被认为是人类在21世纪最重要的替代能源，对水合物开采的基础研究受到世界各国政府的高度重视。数值模拟技术作为一种重要的预测和评估手段，近年... 天然气水合物的特征是优质、洁净、储量巨大，主要蕴藏在陆域的永久冻土或海洋沉积物中，被认为是人类在21世纪最重要的替代能源，对水合物开采的基础研究受到世界各国政府的高度重视。数值模拟技术作为一种重要的预测和评估手段，近年来被应用于水合物开采的研究中。TOUGH＋HYDRATE模型是国际上较为先进的水合物数值模型，基于该模型对水合物竖井降压开采进行数值模拟，研究海底沉积物中的水合物藏在开采中的气体运移、产量规律等是天然气水合物开发领域的热点和前沿问题。本文利用TOUGH＋HYDRATE，以南海神狐海域为研究对象，建立水合物竖井降压开采模型，研究气水产量的演化规律。在降压分解过程中设置3种不同的井筒压力（11．5MPa、12．46MPa和13MPa），模拟结果显示，井筒压力为12．46MPa时，储层内的累计产气总量大，效益显著，水合物分解产气速率也较为适中，开发潜力优于其他两种情况。 展开更多

关键词 天然气水合物 数值模拟 tough+hydrate(T+H) 竖井降压

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