海上天然气水合物降压开采气液管柱设计及优化研究

海上天然气水合物试采过程中易出现产气量低、气液段携液率低、井底压力波动大等作业风险,水合物现场试采经验匮乏,且试采管柱设计不足严重制约了天然气水合物的安全高效开发。以气液管柱为研究对象,提出了光滑管柱内嵌线圈的线圈管结构,模拟预测了水合物降压开采过程中线圈管的产气产水概况,基于海域天然气水合物开采气液管柱多相流动模型,初步证实了线圈管柱稳定管内气液两相流的可行性,分析了线圈螺距、线圈直径等参数对管柱压降、出口流量和携液量的影响关系。结果表明:水合物降压开采初期累积产水量与累积产气量上升较快,开采后期上升速度缓慢,整个开采周期平均产气产水速率分别达到73238 m^(3)/d、295 m^(3)/d;管柱内嵌线圈的方式降低了管内压降变化幅度,使管内气液两相流更加稳定,管柱携液效率也显著提高;线圈管压降及出口流量随线圈螺距和直径增大而呈下降趋。本文研究成果对海上天然气水合物安全高效开采具有重要的指导意义。

深水井筒水合物生成风险预测

水合物生成风险是深水油气开发过程中的重要挑战之一。本文结合我国南海某深水气田的特征,考虑不同井深处的管柱结构差异,建立了深水气田开发过程中的井筒温压场计算模型及求解算法,模型计算结果与现场数据吻合较好。结合含有不同气体组分的水合物相平衡计算模型,最终得到了深水管柱内水合物生成区域的有效预测途径。应用本文建立的模型,对南海某深水气井开发过程中测试工况下的水合物生成区域进行了定量预测。本文研究可以为深水气田开发过程中的水合物风险预测及防治提供参考。