近井储层改造对天然气水合物藏降压开采特性影响的数值模拟研究

本文基于我国第一轮海域天然气水合物试采地质模型,利用Tough+Hydrate对近井储层改造后的水合物藏进行降压开采模拟研究。探究了多孔骨架渗流通道对气/水输送、压降传播、水合物分解等的影响机制,评估了近井储层改造在不同开采层位和整个开采过程中对产能提高的贡献大小。模拟结果表明:多孔骨架渗流通道内气/水流速高,可以起到导流、防砂的作用;近井储层改造可促进压降传播,加快水合物分解,但骨架通道的增产作用随开采时间增加逐渐减弱;近井储层改造在不同开采层位起到的增产效果不同,三相层中的增产效果最明显,但由于模拟改造范围较小、形成的多孔骨架渗流通道渗透性较低,增产效果不明显,多孔骨架渗流通道高度为50 cm时,2年产气量仅提高11.7%。

天然气水合物储层改造研究进展

天然气水合物(以下简称水合物)是一种潜力巨大的未来能源,目前阻碍水合物商业化开发的表观原因是产气量不达标,因此有必要从水合物开采方法角度思考如何增产,其中储层改造技术显得尤为重要。为此,在系统梳理了水合物储层改造理论和技术基础上,将其储层改造领域分为水力压裂、近井改造和化学改造3个方向,总结了3个方向取得的主要研究成果、存在的问题与挑战,并进行了讨论与展望。研究结果表明:①水力压裂方面进展较快,其成果验证了水合物沉积物的可压性,揭示了水合物沉积物与岩石拉伸破坏相似的压裂机理,发现裂缝在围压作用下闭合后仍具有增渗效果并有利于二次张开,分析了地应力、压裂液对水合物沉积物压裂特性的影响,构建了压裂过程数值模型,阐释了人工裂缝改善水合物储层降压和注热效果的机制,明确了人工裂缝高渗通道对产气速率等关键生产指标的提升作用;②近井改造方面,揭示了高压水射流冲蚀水合物沉积物的机制和规律,通过数值模拟验证了水射流割缝、井周注浆柱、分层劈裂注浆均可有效提升生产性能,但研究尚处于构建产气模型评估改造效果阶段,还需验证其可行性和有效性;③化学改造方面,探索了二氧化碳水合物改造盖层和甲醇吞吐对水合物储层生产性能的提升潜力,分析了二氧化碳改造盖层并实现埋存的可行性。结论认为,针对当前面临的问题和挑战,应加强构建以水力压裂为主、近井储层改造为辅、化学改造为补充的储层改造理论与技术体系,以加快推动水合物资源产业化进程。