天然气水合物降压开采沉积物压缩效应数值模拟研究

作     者：栾恒杰 马先壮 蒋宇静 于海洋 王长盛 程先振 梁伟 Luan Hengjie;Ma Xianzhuang;Jiang Yujing;Yu Haiyang;Wang Changsheng;Cheng Xianzhen;Liang Wei

作者机构：山东科技大学能源与矿业工程学院山东青岛266590 山东科技大学矿山灾害预防控制国家重点实验室培育基地山东青岛266590 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221116 

出 版 物：《力学学报》 (Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics)

年 卷 期：2023年第55卷第3期

页      面：599-615页

核心收录：

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 0710[理学-生物学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0818[工学-地质资源与地质工程] 082002[工学-油气田开发工程] 

基　　金：山东省自然科学基金重大基础研究项目资助(ZR2019ZD14)。 

主　　题：天然气水合物 降压生产 沉积物压缩效应 物理力学特性 开采效果 

摘      要：深海天然气水合物降压开采过程中,沉积物的压缩会改变储层的物理力学特性,进而对天然气的开采效果产生显著影响.为揭示沉积物压缩效应下井周围储层物理力学特性演化规律,本文建立了考虑沉积物压缩效应的理论模型,通过COMSOL模拟研究了不同初始固有渗透率、初始水合物饱和度和井底压力条件下的降压开采中生产井周围储层的物理力学特性演化规律以及开采效果.结果表明:受沉积物压缩的影响,水合物分解区的渗透率随着与井筒距离的增加先增加后减少;产气与产水速率由零立即上升至峰值,然后迅速下降,并且考虑沉积物压缩时的产气与产水速率比不考虑时低;在水合物完全分解区,渗透率的大小与有效应力成负相关关系,未分解区渗透率的大小与水合物饱和度成负相关关系;井底压力越小,有效应力越大,生产井周围储层的渗透率下降越明显;初始水合物饱和度对产气与产水的影响存在拐点,饱和度拐点位于0.25与0.35之间,高水合物饱和度并不代表储层开采效果好,产气速率的高低还与储层的渗透率有关,高水合物饱和度储层的渗透率较低,产气速率较低;储层初始固有渗透率较高时显著促进了开采效果,但储层变形量较大增加了储层的不稳定性.