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海洋地质与第四纪地质 2017年第5期37卷 166-173页

作者：刘浩伽李彦龙刘昌岭董长银吴能友孙建业中国石油大学(华东)石油工程学院青岛266580 国土资源部天然气水合物重点实验室中国地质调查局青岛海洋地质研究所青岛266071 海洋国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室青岛266071

出砂是制约当前天然气水合物长效开发的关键因素之一。基于水合物分解区地层松散沉积物球形颗粒堆积假设,分析了水合物分解前缘和分解区内部地层砂微粒的受力情况,基于力矩平衡条件建立了松散沉积物中地层砂颗粒启动运移临界流速的计算... 详细信息

出砂是制约当前天然气水合物长效开发的关键因素之一。基于水合物分解区地层松散沉积物球形颗粒堆积假设,分析了水合物分解前缘和分解区内部地层砂微粒的受力情况,基于力矩平衡条件建立了松散沉积物中地层砂颗粒启动运移临界流速的计算模型,并进行模型敏感性分析。结果表明,水合物分解前缘和分解区内部微粒的临界流速均随着粒径、排布角度、颗粒摩擦系数的增加而增加,胶结物性质、流体中的电解质类型以及浓度等参数均对临界出砂流速产生一定的影响。本文建立的砂粒启动运移临界流速模型能够为水合物开采储层出砂评价提供支撑。

关键词：天然气水合物出砂水合物分解区松散沉积物启动运移临界流速

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天然气水合物分解区演化数值分析

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石油学报 2014年第5期35卷 941-951页

作者：刘乐乐鲁晓兵张旭辉国土资源部天然气水合物重点实验室山东青岛266071 青岛海洋地质研究所山东青岛266071 中国科学院力学研究所北京100190

为了分析水合物试开采效率与水合物分解区时空演化过程的内在联系,对水合物沉积物中水合物降压—加热分解区演化过程进行了数值分析,获得了水合物分解区的时空演化规律和控制参数,找到了水合物分解效率的制约因素,提出了水合物分解过程... 详细信息

为了分析水合物试开采效率与水合物分解区时空演化过程的内在联系,对水合物沉积物中水合物降压—加热分解区演化过程进行了数值分析,获得了水合物分解区的时空演化规律和控制参数,找到了水合物分解效率的制约因素,提出了水合物分解过程的解耦分析方法。研究结果表明:水合物降压分解相变阵面和加热分解相变阵面的传播距离均与时间平方根成正比;气体渗流和热传导两者特征时间的比值为水合物分解区演化过程的控制参数;水合物分解区分为降压分解区和加热分解区,降压分解区扩展速度快,最大厚度大于水合物分解区最大厚度的90%,加热分解区扩展速度慢,最大厚度小于水合物分解区最大厚度的3%;水合物分解效率由热传导效应控制,由开采方式决定的传热效率低下是提高水合物分解效率的制约因素;砂土类等渗透性良好的沉积物中,水合物分解过程解耦分析可简化求解流程,提高计算精度。

关键词：天然气水合物水合物沉积物水合物分解区降压法加热法

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水合物分解区松散沉积物中泥砂产出规律研究

水合物分解区松散沉积物中泥砂产出规律研究

引用

作者：刘浩伽中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

含水合物地层胶结较弱,水合物开采容易引起地层出砂。根据泥砂在地层中运移产出的规律,可以将水合物储层的出砂过程分为砂粒在地层骨架上的剥落及其在水合物已分解区域的运移两个子过程,其中后者主要受水合物分解区内流体运移过程的影... 详细信息

含水合物地层胶结较弱,水合物开采容易引起地层出砂。根据泥砂在地层中运移产出的规律,可以将水合物储层的出砂过程分为砂粒在地层骨架上的剥落及其在水合物已分解区域的运移两个子过程,其中后者主要受水合物分解区内流体运移过程的影响。研究水合物分解区泥砂在流体携带作用下的运移产出规律,是合理规划设计防砂完井措施和生产参数的关键。因此,本文主要采用理论建模结合物模实验的手段,对天然气水合物分解区松散沉积物中的泥砂产出规律进行了研究。本文开展了松散沉积物模拟实验,通过实验得到地层砂粒启动运移临界流速规律与无挡砂条件下地层砂粒产出规律,以及进行了地层砂粒内部运移规律探究实验。基于水合物松散沉积物球形颗粒堆积假设,分析了水合物分解前缘和分解区内部地层砂微粒的受力情况。基于力矩平衡条件建立了松散沉积物中地层砂颗粒启动运移临界流速的计算模型,进行了敏感性分析探讨影响松散沉积物启动运移临界流速的因素。根据砂粒启动运移的动态过程建立了地层砂单元体砂粒产出量计算模型,并将计算结果与实验结果进行了对比。研究结果表明,(1)松散沉积物中的砂粒存在启动运移的临界流速,储层临界启动运移流速随着粒径、储层的孔隙度、储层的胶结强度的增加而增加;(2)单元体出砂量随着过流流量的增加而增加,随着单元体的孔隙度、组成单元体的砂粒粒径和摩擦系数的增加而减小;过流单元体流量与单元体累计出砂量相关性系数达0.85,是影响出砂量的主要因素;(3)储层砂粒产出过程中存在两种形式的运移,包括在砂体内部小尺寸砂粒的运移和砂体的整体运移。实验中,驱替流量从10 ml/min增加至20 ml/min时,累计出砂量增加了超过2倍,液流流速是影响出砂量的关键因素;(4)砂粒在储层内部的运移会使储层的孔隙结构发生改变,在储层内部形成了桥堵结构阻碍砂粒的进一步运移;流量越大,驱替时砂粒的运移强度越大,桥堵形成的位置越靠近液流流入口;(5)天然气水合物多阶梯降压开采过程中,当流量从较小流量增加到较大流量时会冲破原有的桥架结构形成新的桥架结构,本实验条件下较小的流量梯度跨度20 ml/min能够有效减缓砂粒运移程度。本文的研究将对将来水合物开采过程中的出砂预测、防砂工艺设计等有一定的借鉴意义。

关键词：天然气水合物泥砂产出水合物分解区出砂实验出砂模型

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