深水井开采制度对天然气水合物分解的影响

深水井生产过程中,当地层高温流体流向井口时,由于温差的存在,会通过井筒向地层传递热量,破坏水合物地层的原始温度和压力环境,诱发水合物分解并产生大量甲烷气,导致突增的附加高压直接作用于水泥环,甚至会引发地层失稳、海底滑坡等灾害,严重威胁深水井的井筒完整性。鉴于此,基于传热学理论建立了井筒温度场模型,计算水泥环第二胶结面温度,同时结合渗流理论、能量和物质守恒定律及水合物分解动力学建立了水合物分解热传递方程,分析了水合物分解的产气量及分解距离的变化规律和影响因素,为水合物分解诱发的附加高压研究提供理论依据,进而提出深水井井筒完整性的管理措施。研究结果表明:随着天然气水合物地层不断吸收热量,与水泥环第二胶结面之间温差逐渐减小,水合物分解产气量和分解距离逐渐达到最大值;天然气水合物初始饱和度越大,水合物分解产气总量越大,但最终分解距离越小;深水井日产量越高,水合物分解产气总量与最终分解距离越大。生产中可以通过调控深水井开采制度来控制水合物分解,降低深水井生产阶段的风险。