三气合采中天然气助排举升水合物浆液流动机理研究

作     者：唐洋 徐嘉庆 付强 张吴镝 王国荣 

作者机构：西南石油大学机电工程学院 西南石油大学能源装备研究院 中海油研究总院有限责任公司 

出 版 物：《海洋工程》 (The Ocean Engineering)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 0824[工学-船舶与海洋工程] 082002[工学-油气田开发工程] 

基　　金：国家重点研发计划资助项目(2021YFC2800903) 国家自然科学基金资助项目(52004235) 天然气水合物国家重点实验室开放基金项目(2022-KFJJ-SHW) 四川省科技成果转移转化示范项目(2022ZHCG0052 2022ZHCG0048) 

主　　题：三气合采 天然气水合物 气液两相流 水合物浆液 注气量 

摘      要：海洋天然气水合物试采过程中存在水合物产量低、在射流破碎工况下出现沉沙严重、返出液极少甚至失返等问题。为提高水合物产量，充分利用开采设备的使用价值，基于天然气水合物、浅层气、天然气藏纵向立体开发思想，提出了一种三气合采分层调控工程实施方案。基于气液两相流理论，考虑水合物自分解行为以及固相颗粒有效运移条件，建立了天然气水合物固态流化不同开采阶段下天然气助排水合物浆液举升数学模型，并对气液流动机理相关数学模型进行求解和验证，最终得到了三气合采分层调控工艺中天然气助排水合物浆液举升工艺图版。在水平段钻进阶段，钻井液流量大于13 L/s时，不需要额外注入气相即可保证固相颗粒的有效运移，可注入气体加速固相颗粒的运移，根据钻井液的泵入量，气相注入量范围为0～67 L/s；水合物破碎回收阶段，破碎流量在49～55 L/s内，不需要额外注入气相即可保证固相颗粒的有效运移，在水合物破碎流量范围内，气相注入量范围为0～129 L/s。该研究为提高水合物开采产量，加快实现水合物早期商业化开采，推进我国“双碳战略目标的实现提供参考和帮助。