天然气水合物注热降压开采储层温压场模拟研究

摘要

水合物存在一定的温度压力下,当温度压力有所改变,水合物就发生分解,所以,水合物开采时不仅地层中的压力会变化,温度也会变化。本文就通过模拟水合物开采的注热降压模型来研究水合物在开采中的温度和压力的变化,从中找出变化规律。
　　 本文首先总结了水合物开采的各种模型,从水合物的降压开采开始模拟,分析了降压开采中储层温度和压力的变化:随着水合物的分解,储层中的温度从井筒到分解前缘是上升的,温度梯度随着时间下降;压力从井筒到分解前缘是上升的,压力梯度也会随时间下降。
　　 在综合注热开采和降压开采模型的基础上,提出了注热降压开采的物理模型,研究了注热降压开采一体的质量和能量守恒方程及其动力学方程,计算了水合物的物性参数,通过对质量方程进行差分离散,采用隐式求解压力、显示求解饱和度的算法得出压力和饱和度的值,通过对能量方程进行差分离散,采用上游权重法得出地层温度的分布。从而为下一步的模拟打下基础。
　　 模拟了注热降压开采完成第一第二周期的温度压力和水合物饱和度的变化,分析了水合物的分解和时间的变化关系。研究表明:温度、压力和饱和度在降压完成时即注热开始时都会有一个拐点,此拐点代表降压已经完成,然后进行注热的过程;同时,水合物的产气速率是呈曲线变化的,可以分为三个阶段,即产气下降、上升,再次下降的阶段。
　　 最后通过对储层绝对渗透率、储层温度等因素的敏感性分析,结果表明:绝度渗透率通过改变压力降的传播速率影响着水合物分解速率,而地层温度通过改变水合物平衡压力进而影响到水合物分解速率;若储层绝对渗透率越大,地层温度越高,则水合物分解越快,产气速率指标也就越大。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 研究的目的及意义

1.2 天然气水合物的研究现状

1.2.1 水合物藏开采天然气

1.2.2 数值模拟

1.2.3 天然气水合物开采的数学模拟模型

1.3 研究的主要内容及技术路线

1.3.1 研究的主要内容

1.3.2 研究的技术路线

第二章 用降压法开采模拟温压场的分布

2.1 模型假设

2.2 数学模型

2.3 坐标变换法

2.4 温压场模拟结果

2.5 小结

第三章 注热降压法开采的模型及求解

3.1 天然气水合物开采数学模型

3.1.1 模型条件假设

3.1.2 质量守恒方程

3.1.3 能量守恒方程

3.1.4 动力学方程

3.1.4 辅助方程

3.1.5 初始边界条件

3.2 天然气水合物物性参数的计算

3.2.1 渗透率及毛管力

3.2.2 水合物的分解热

3.2.3 相平衡曲线

3.3 天然气水合物开采数值模型求解

3.3.1 网格的划分

3.3.2 隐式求解压力

3.3.3 显示求解饱和度

3.3.4 能量差分方程的求解

3.4 小结

第四章 注热降压法开采的模拟分析

4.1 水合物开采的所使用的物性参数

4.2 注热降压的温压场模拟结果

4.3 水合物的分解和时间的变化关系

4.4 影响产气速率的因素分析

4.4.1 储层绝对渗透率的影响

4.4.2 地层温度的影响

4.5 小结

第五章 结论

参考文献

致谢