降压法开采天然气水合物研究进展

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1、维普资讯http://www.cqvip.com学兔兔www.xuetutu.com第3l卷第2期天然气勘探与开发降压法开采天然气水合物研究进展木梁海峰宋永臣(大连理工大学能源动力学院)摘要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。关键词天然气水合物降压开采数值模拟0引言合物多孔介质储层区(区域内水合物饱和度较高，水、气渗透率低)，下层区为含游离天然气。这种情形下，水合物层的底部温度压力条件与其相平衡条

2、天然气水合物是水和天然气(主要成份为甲件是一致的；②同样是两相区，不同之处在于水合烷)在低温高压条件下形成的一种非化学计量的笼形化合物，广泛地分布在永久冻土层和海底的沉积物储层区下方为含水层区，不包含游离自由气；③层中，目前据估计其储量是地球上常规碳能源(煤、整个储层区为水合物存在区。石油和天然气)的两倍⋯。面对当前日益严峻的能天然气水合物储集方式不同，开采方法也不源短缺形势，天然气水合物的开采已经成为近年来同。目前提出的天然气水合物的开采方法有：热力的研究热点之一。开采、注人化学分解促进剂开采和降压开采。前两者是通过对含气体水合物的地层注人热水、蒸汽或1天

3、然气水合物储集方式及开采方者化学试剂，破坏水合物的平衡，造成气体水合物法分解。降压开采法是通过泵吸作用降低气体水合物储层的压力，促使气体水合物分解。水合物三相自20世纪6O年代在苏联的Messoyakha气田平衡曲线及开采方式如图1所示。相对而言，在大发现天然气水合物的存在以来，各国的科研工作者规模的工业开采中，降压开采不需要更多的投人，就将研究的重心从预防天然气输运管道中水合物无疑是一种比较廉价而经济的开采方法。的形成转向了对自然界中天然气水合物的储藏区域、储量以及开采的研究，并取得了巨大的进展。近年来，随着能源需求的急剧增长，天然气水合物的商业开采也已提

4、上了日程。目前在世界范围内，对在加拿大西北区的Mallik区、美国的阿拉斯加北坡区以及日本的东南海域的Nankai区的水合物储藏区进行了研究J，确定了这些区域水合物储藏区的面积和储量，对水合物层进行了钻井样品取心，同时在实验井进行了试开采研究。在这些区域的研究发现J，天然气水合物的储层主要有三种情形：①整个储层区分为上下两区，上层区域为水图1天然气水合物三相平衡曲线及分解方法示意图，本文由国家863高技术研究发展计划(加嘶AA0》2口9—5)、国家自然科学基金资助项目(90510003)、教育部重大研究计划(306o05)资助。作者简介梁海峰，男，1980年

5、生，山西长治人，博士研究生，主要从事天然气水合物开采数值模拟。地址：(116024)大连理工大学能源与动力学院。电话：13478404817。Email：lhD877@163．corn·49·维普资讯http://www.cqvip.com学兔兔www.xuetutu.com天然气勘探与开发2008年6月出版告r_(pe)+div(ph口+pgh口)2数值模拟研究进展=div(A．,gradT)(1)天然气水合物资源巨大，目前各国都在加速对f印。=A一。(2)其实用开采方案的研究，数值模拟是对开采方案进T+=T=行评价的一种重要手段。即使在目前对水合物储层一

6、T。P+=P一=P。(3)Ji[7等在他们的新模型中，建立了水合物区和的开采动态认识还不是很清楚的情况下，数值模拟分解区的关于气体压力的连续方程，公式(4)中的也可以为水合物储集层开采方案的确定提供重要依1、2分别为分解区和水合物区，考虑了分解前缘的据。特别是认识开采过程中各因素的敏感性、对水气体质量守恒，如式(5)所示，式(6)为两区内的能合物储集层的产气量进行初步估计等都具有重要意量守恒方程，包括了气体的对流和热传导，以及气体义。一的节流效应，但是没有考虑水的流动和传热。通过直以来，鉴于降压开采经济廉价的优点，吸引线性化主控方程后得到了一组压力和温度的自

7、相似了各国科研工作者的关注，建立了许多数学模型来解。模型的结论得出了在分解前缘处的一系列藕合模拟降压开采过程，并取得了极大的进展。代数方程式以及前缘的温度和压力，这一系列的方到目前为止，关于水合物降压开采的数学模型程式通过迭代法来求解。该模型还得到了在水合物研究主要分为两类：解析解模型和数值解模型。解气藏中温度和压力随时间变化的数值解以及分解前析解是解的形式可以表达为一个显式函数的表达式缘的位置和天然气的产量。的解，能够很直观地体现各参数之间的关系，对于定2Od．t一k：(凡：1，2)(4)性分析是很重要的；数值解其解的形式不能表达为at—a＼“一’／＼’／

8、n显式函数，只能通过数值计算的方式求毹，得到的是P1