天然气水合物试采中节流螺旋管段微米级砂粒运移沉积规律数值模拟

摘要

cqvip:海洋天然气水合物(以下简称水合物)开采过程中需要考虑储层微米级砂粒突破井筒防砂设施后对井筒设备造成的磨损问题,而对于微米级砂粒(粒径小于44μm)随地层流体进入井筒后的运移、沉积、堵塞方面的研究尚未见到有文献报道。为此,以水合物降压开采法中输送水流的节流螺旋管段的砂粒为研究对象,建立流道几何模型,进行数值模拟,研究微米级砂粒运移沉积规律,获得了不同条件下微米级砂粒临界不沉积水速。研究结果表明:①微米级砂粒主要堆积在复杂管路螺旋段,沉砂情况随着水速的增加而逐渐改善,其中螺旋段上部的砂粒清洁难度要大于螺旋段下部;②临界不沉积水速随着砂粒粒径和出砂浓度的增大而逐渐增大;③应用Buckingham-Π定理,对变量进行无量纲化,利用OriginPro 2019非线性拟合工具可以得到水合物试采局部复杂井段井筒沉砂浓度预测模型;④提出的砂沉积浓度比概念,结合沉积预测模型可方便计算微米级砂粒临界不沉积水速及判断井筒内沉砂情况。结论认为:提出了一种确定水合物试采局部复杂井段微米级砂粒临界不沉积水速的方法,得到了3种粒径、3种出砂浓度下微米级砂粒的临界不沉积水速;该项研究成果可以为安全合理安排水合物生产制度、降压幅度等提供依据。