第六届非常规油气地质评价暨新能源学术研讨会
6th Symposium on Unconventional Oil and Gas Geological Evaluation and New Energy

211 / 2021-06-16 11:28:54

海域天然气水合物降压开采流动安全保障研究

天然气水合物，降压开采，管柱结构，二次生成，流动安全保障

天然气水合物理论与技术

    天然气水合物因其资源量大、高效清洁且分布广泛被各国视为未来重要的战略储备资源。现有海域天然气水合物试采出现了产气量低、气水分离效果差、井底压力波动大、水合物二次生成堵塞试采管柱等作业风险，严重时甚至可能中断试采进程。因此，基于海域天然气水合物安全高效开采目标，通过数值模拟合理预测水合物开采产能变化趋势，优化水合物开采井的管柱结构设计，建立了考虑复杂管柱温压剖面的水合物生成区域定量预测方法，结合海域天然气水合物开发特点，给出了海域天然气水合物开发流动安全保障方案。

    基于海域天然气水合物开采的产气产水量预测，设计了天然气水合物降压开采井的管柱结构，并通过数值模拟软件对设计的管柱结构进行了优化，主要包括三部分：采气管柱，以采气管柱中的压降以及分离效率为关键评价参数，在本文的模拟条件下，螺旋气液分离器最优的螺距为34 mm，圈数为15圈；采液管柱中的电潜泵，主要针对开采初期高产水条件进行优选，以高效及时将井筒内的产出水输送至平台，进而稳定井底压力；气液混输管柱，主要通过含线圈的垂直管使气液两相流流动时产生的不稳定压降变为稳定压降，并且可以提高携液效率，在本文的模拟条件下，线圈最优的螺距为50 mm，直径为30 mm。设计及优化的管柱结构可为水合物降压开采井的温压场计算和水合物生成区域预测奠定基础。

    基于海域天然气水合物降压开采过程中不同管柱温压场计算模型与天然气水合物相态计算，建立了开采井中水合物生成区域定量预测方法，在本文的产气产水量的条件下，对不同管柱内水合物二次生成风险进行了预测。对于本文的管柱结构，采气管柱中水合物存在较高的二次生成风险；同时，降压幅度越大，管柱中的水合物二次生成风险越小，在平均产气量下，水深400 m至井底均可能存在水合物二次生成风险。此外，给出了不同产量条件下的流动安全保障方法：对于平均产气量，可以通过注入30 wt%的乙二醇；对于较高产气量，可以采用加热30 °C或者注入20 wt%的乙二醇来防止水合物二次生成。本文可为海域天然气水合物降压开采过程中的流动安全保障提供借鉴意义。