注蒸汽开采冻土区天然气水合物数值计算与野外应用.pdf

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1、14探矿工程(岩土钻掘工程)2014年第41卷第5期注蒸汽开采冻土区天然气水合物数值计算与野外应用李宽，张永勤，孙友宏，郭威，李冰(1．中国地质科学院勘探技术研究所，河北廊坊065000；2．吉林大学建设工程学院，吉林长春130026)摘要：试开采研究是天然气水合物从理论研究走向商业化开采的必经之路。提出的注蒸汽开采是一种综合开采方法，是在降压开采的基础上，往孔内注入热蒸汽对水合物目标开采层进行激振往复式热激发。注蒸汽开采能够避免“自保护效应”，促进水合物进一步分解，理论上能够扩大开采范围、提高产气量。利用FLUENT数值模拟软件对蒸汽加热水合物层动态过程进

2、行数值计算，通过模拟计算结果对比分析，在满足开采要求的前提下确定最佳的注蒸汽功率为20kW，注热时长为38h。在青海木里盆地天然气水合物试采项目中，注蒸汽开采进行了5．2h开采试验，产气量为3．25m。关键词：天然气水合物；试开采；注蒸汽开采；数值计算；野外应用中图分类号：P634文献标识码：A文章编号：1672—7428(2014)05—0014—03Numedc~CalculationofSteamMiningforNaturalGasHydrateExploitationinPermafrostRegionandtheFieldApplication／

3、L／Kuan，ZHANGYong—qin，SUNYou—hong，GUOWei，LIBing2(1．TheInstituteofExplorationTech—niques，CAGS，LangfangHebei065000，China；2．ConstructionEngineeringCollegeofJilinUniversity，ChangchunJilin130026，China)Abstract：Thetrialminingofgashydrateistheonlywaywhichmustbepassedfromthetheoreticalresea

4、rchtocommercialexploitation．Thesteamminingisacombineminingmethod．Basedonthepressurereliefmining，hotsteamisinjectedtotheholeforthermalexcitationinthegashydratetargetlayer，whichcanavoid“self-preservationeffect”．promotefurtherdecompositionofthehydrateandexpandminingareatheoretically．N

5、umericalcalculationwasdoneonthedynamicprocessofsteamheatinghydratelayerbyFLUENTsoftware．Throughthecomparativeanalysisonthesimulationresults，itwasde—cidedthatthebeststeampowerwas20kWandtheheatinjectiontimewas38hoursinordertomeettherequirementsofthepremisemining．Inthenaturalgashydrat

6、eproductionprojectinMulibasinofQinghai，thesteammininglastedfor5．2hourswiththegasproductionof3．25m．Keywords：gashydrate；pre—production；steammining；numericalcalculation；fieldapplication天然气水合物具有分布埋藏浅、范围广、储量大、能量密度高等突出特点¨J，而试开采研究是天然气水合物从“永无休止的政府研发类项目”走向商业开采的必经之路J。与海域环境相比，冻土区的天然气水合物赋存于较低的

7、温压条件下，在开采工艺与施工作业方面都更易于进行试开采研究J。1天然气水合物开采研究现状天然气水合物开采的基本思路是人为打破水合物赋存的相平衡条件促使水合物分解(如图1)，然图1天然气水合物温压平衡曲线后将分解的天然气运至地表J。天然气水合物开采方法主要有加热法、降压法、化学试剂注入法、联合开采，经理论计算，从天然气水合物中共开采出CO置换法、固体开采法、综合开采法等』。69亿m天然气；2003年美国阿拉斯加北坡天然在试采实践研究方面，俄罗斯麦索亚哈气田天气水合物试采项目，是将MDT(模块式地层动态测然气水合物开采工程采用的是降压法和化学试剂法试器)下至目标

8、开采层进行降压开采；2002～收稿日期：2o13—1