多类型CH4水合物不同开采方式开采过程P波声学性质研究

作     者：褚延松 

作者单位：中国石油大学(北京) 

学位级别：硕士

导师姓名：孙长宇

授予年度：2023年

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 082002[工学-油气田开发工程] 

主      题：P波声速 多类型水合物 水合物开采 富气/富水体系 

摘      要：天然气水合物作为一种储量巨大的清洁能源引起了世界的广泛关注。自然界水合物形态及分布模式具有多样性的特点,因此实验室对多类型水合物的研究具有必要性。水合物开采过程中可能引发储层坍塌、海底滑坡、泥石流、储层沉降等地质灾害,因此对水合物开采过程中储层稳定性实时监控至关重要。针对以上问题,本文制备了多类型CH水合物,研究不同开采方式开采不同类型CH水合物过程中P波声学性质的变化,补充目前研究较少的多类型CH水合物P波声学性质数据,对于多类型CH水合物的勘探与开采具有重要意义。研究内容如下:（1）在8 MPa轴压下,分别制备了自然界普遍存在的分散状、块状、层状CH水合物样品,使用P波声速测量装置测定了三种类型水合物生成过程中P波声速随时间变化的规律,探究了不同类型CH水合物生成过程中水合物饱和度对P波声速的影响。实验结果表明:分散状水合物P波声速随水合物饱和度增大近似呈线性增长,块状与层状水合物P波声速随水合物饱和度增大呈阶梯式增长。在水合物饱和度为22%时,分散状CH水合物的P波声速值约为2450 m/s,块状与层状CH水合物P波声速值约为2250 m/s。不同类型的水合物有着不同的声学性质特征。（2）分别针对三种类型CH水合物开展了圈闭富气环境下,降压法、注乙二醇结合降压法、保压半连续注采法开采实验。当采用降压法时,发现分散状水合物P波声速随水合物饱和度减小呈阶梯式缓慢减小,块状与层状水合物P波声速在水合物饱和度为25%至16%的范围内几乎无变化,在水合物饱和度为16%至10%的范围内骤减。当采用注乙二醇结合降压法时,水合物P波声速呈阶梯式减小。当采用保压半连续注采法时,分散状水合物P波声速初期随水合物的分解而微减,随后沉积层上层P波声速因CO水合物的生成而微增,块状与层状CH水合物P波声速几乎无变化。（3）分别针对三种类型CH水合物开展了圈闭富水环境下,降压法、注乙二醇结合降压法、保压半连续注采法开采实验。采用降压法时,分散状水合物初期P波声速随大量产水而骤减,随后缓慢减小,块状与层状水合物沉积物骨架在水的冲刷下加快坍塌,P波声速骤减。采用注乙二醇结合降压法时,富水环境下的乙二醇与水互溶后能扩大在釜内的运移范围,更好地促进水合物分解,但富水环境下开采过程中的大量产水同样会减少乙二醇在储层中的存在量,从而影响乙二醇对水合物分解的促进效果,三种类型水合物P波声速呈阶梯式减小,开采压力的减小使P波声速减小速率明显放缓。当采用保压半连续注采法时,分散状水合物P波声速稍减,块状与层状水合物P波声速几乎无变化。三种类型CH水合物采收率差异不明显,储层中较小的气相空间使注入气波及区域较小,难以向釜内边缘区域扩散,影响CO置换边缘区域CH水合物中的CH气体。