《天然气水合物降压开采储层稳定性模型分析》

  • 来源专题:天然气水合物信息监测
  • 编译者: giecinfo
  • 发布时间:2016-03-30
  • 摘要 储层稳定性是天然气水合物开采所面临的关键问题。本文基于多孔介质流体动力学和弹性力学,建立了天然气水合物降压开采储层稳定性数学模型,包括储层沉降和井壁稳定性分析两个方面,并以墨西哥湾某处水合物藏的基本参数为例,进行了水合物降压开采储层稳定性的模拟计算。结果表明,在水合物降压开采的过程中,孔隙流体压力降低导致了储层的沉降,最大的沉降发生在井壁附近,水合物分解会加剧储层的沉降;降低井孔压力会造成井壁破坏的潜在危险,在井壁附近,周向和垂向应力达到最大处容易发生失稳破坏,地层的水平应力差会增加井壁的不稳定性。

相关报告
  • 《硫化氢水合物的形成特征及热力学稳定性》

    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:liguiju
    • 发布时间:2021-12-11
    • 相比于甲烷水合物,硫化氢水合物热力学、动力学方面的基础研究还比较缺乏,而自然界的天然气水合物往往是多种气体的混合物(如含有硫化氢、二氧化碳),相关基础研究与环境、能源问题密切相关。针对硫化氢水合物的微观特征及热力学稳定性问题,中国科学院深海科学与工程研究所深海极端模拟实验室蒋磊团队通过采用熔融毛细硅管原位观测和激光拉曼光谱技术相结合的方法完成两项研究成果,分别发表于《ACS Omega》和《Chemical Engineering Journal》。 过冷度对微孔隙内水合物的形成特征有较大的影响,高过冷条件下毛细硅管中水-气弯液面会先形成水合物光环,并向两侧生长,水合物以肉眼不可见的微晶、纤维状和针状晶体形态为主;中等过冷条件下水合物晶体以柱状多面体和骨架晶体为主,水合物的转化率要低于高过冷条件;低过冷条件下水合物以块状多面体形态为主,包括立方体和八面体。同时,该研究首次发现微孔隙内水合物能够以“桥接”方式连接。相关研究成果发表于《ACS Omega》,“Crystallization Behavior of the Hydrogen Sulfide Hydrate Formed in Microcapillaries”(DOI: 10.1021/acsomega.1c01051)。文章第一作者为中国科学院深海科学与工程研究所博士研究生孙既粤,通讯作者为蒋磊研究员。 另外,研究团队测量了H2S水合物在多种电解质溶液中的分解条件。实验结果表明,电解质浓度与抑制效应呈正相关;相同浓度条件下,MgCl2具有最强的抑制效果。在实验数据基础上,该研究建立了相关的热力学模型,准确地预测出H2S水合物在不同电解质溶液中的分解条件,并给出了相应的分解焓。在机理分析方面,通过拉曼光谱手段揭示了电解质通过改变溶液中氢键强度来影响水的活度,从而影响水合物的相平衡条件。相关研究成果发表于《Chemical Engineering Journal》,“Experimental measurement and thermodynamic modeling of dissociation conditions of hydrogen sulfide hydrate in the presence of electrolyte solutions”(DOI: 10.1016/j.cej.2021.133821)。文章第一作者为中国科学院深海科学与工程研究所博士研究生孙既粤,共同第一作者为西北大学孙睿教授,通讯作者为蒋磊研究员。    
  • 《海洋沉积物中天然气水合物稳定性的分子模拟研究进展》

    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:liguiju
    • 发布时间:2022-07-30
    • 天然气水合物广泛存在于大陆边缘的海底,是一种潜在的能源物质。海域天然气水合物通常存在于海底沉积物层,对沉积物中水合物稳定性的研究将有助于解决水合物成藏、开发以及水合物利用等方面遇到的实际问题,例如水合物稳定性和储量的评价以及二氧化碳水合物形式海底封存。 研究人员通过使用分子动力学模拟方法,对单晶甲烷水合物在亲水/疏水矿物孔隙中的稳定性以及分解动力学过程;多晶甲烷水合物的热稳定性以及分解动力学过程进行了系列研究。研究表明,沉积物中水合物稳定性主要受控于水合物颗粒的大小(矿物孔隙大小);矿物亲疏水性对水合物稳定性影响不大;在孔隙中水合物分解更快;晶界结构和客体类型都影响晶界处多晶水合物的热稳定性;甲烷水合物倾向于在水合物/液体界面,以及矿物/水合物界面分解。 上述研究成果以 “Molecular simulation study on the stability of methane hydrate confined in slit-shaped pores(狭缝状孔隙中甲烷水合物稳定性的分子模拟研究)” 以及 “Insight on the stability of polycrystalline natural gas hydrates by molecular dynamics simulations(多晶天然气水合物稳定性的分子模拟研究)” 为题分别在能源领域国际知名学术期刊Energy和Fuel发表。海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室张正财副研究员为论文第一作者,海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室主任吴能友研究员为论文通讯作者。该成果由海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室、青岛海洋地质研究所、中国科学院地质与地球物理研究所、中国地质大学(武汉)以及加拿大卡尔加里大学等单位的科研人员共同完成。上述研究得到了国家自然科学基金委(42176212, 41876051和42006181)以及中国科学院等的支持。 原文链接: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360544222016413 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016236120329422