天然气水合物藏开采出砂模拟实验研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:gongminsir2009
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天然气水合物资源密度高,分布范围广,具有极高的资源价值,被认为是21世纪最有潜力的能源之一。然而随着各国对水合物资源研究的加深和试采进程的加快,人们逐渐认识到出砂问题是制约水合物开采的关键因素之一。在传统油气资源开发中,出砂问题已经得到了较好的解决。然而,水合物储层呈现出弱胶结或未胶结的特点,尤其是水合物分解后,粘结力变小、强度降低、孔隙度增大,储层性质更加复杂,大大增加了出砂的风险。因此,深入研究水合物储层的出砂规律,制定恰当的防砂措施,合理地控制出砂量显得尤为重要。本文围绕南海某区块水合物开采出砂关键问题,从水合物储层出砂机理及影响因素的分析出发,确定了适度出砂的完井方式。并且结合水合物储层开采的特殊性,设计了一套模拟水合物开采出砂的实验装置,为解决水合物的防砂问题提供了充分的实验条件。同时借助水合物声波监测系统对水合物的出砂规律进行了研究。最后,通过选用不同孔径规格的筛网,进行了水合物地层防砂室内模拟实验,并从出砂量、渗透率、含砂量和产能等多方面进行了分析,得到了适度出砂筛网挡砂精度的设计准则。研究结果表明,模拟水合物地层的粒径及组成,采用一定的制作流程及方法可以制作接近水合物地层物性的人工岩样。若防砂筛网孔径过大,那么在生产压差不足1MPa的情况下,出砂量便占了产液量的19%,出砂严重;由出砂累积曲线和出砂粒度分布判断,地层开始出现部分自由砂和胶结性弱的砂,而后岩石骨架遭到破坏,出砂量急剧增加,由于地层内部不可见,可借助声波监测装置进行辅助监测,其监测结果与出砂结果一致,具有一定的参考价值。当防砂筛网孔径大于颗粒中值粒径的15倍时,即ω>15d50,挡砂无效;对于孔径较小的筛网(ω<4.2d50)而言,生产压差要控制在一定范围内(<5MPa),否则砂粒堵塞孔道,大大降低渗透率;在适度出砂的范围内(7.813t/万m3),划定了筛网的孔径400目(38μm)和350目(42μm),根据安全优先的原则,确定选用400目的筛网;针对此优选筛网进行了气体含砂量的分析,出砂量在平台允许范围内。并且通过产能的模拟结果来看,其最大日产气量可达到5000m3,接近马更歇、阿拉斯加、南海神狐等区域产气量,达到生产要求。根据以上分析,最终获得了水合物地层极细砂颗粒的高级优质筛管的设计准则,D50=11d50,即筛网孔径ω=3.8d50
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