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

264 / 2021-06-17 21:43:18

海域天然气水合物储层结构改造理论与高效开发模式

天然气水合物；,泥质粉砂；,储层改造；,高效开发

天然气水合物理论与技术

       据初步预测，我国海域水合物资源量约800亿吨油当量。我国天然气水合物试采已实现了从“探索性试采”到“试验性试采”的跨越。然而，日均产气量距离“生产性试采”和“商业开采”目标还尚有距离，造成这一现象的主要原因之一是我国南海海域水合物储层为泥质细粉砂，其渗透性差，造成气水产出效率低。另外，泥质细粉砂水合物储层还具有松软未固结和强度低等特点，给水合物安全开采带来极大挑战。

       储层改造是提高水合物开采效率的重要手段，但现有油气储层改造方法难以在水合物储层内建立稳定的裂缝通道。为此，提出一种新型储层改造方法——储层强化和增渗功能一体化的压裂-劈裂注浆复合改造方法，并建立其高效开发模式。在国家自然基金委重大项目资助下，已开展相关理论与试验研究。目前主要研究内容及进展如下：

       1. 天然气水合物储层结构改造基础理论

       从天然气水合物储层造缝机理、储层改造浆液及其与储层作用关系、储层骨架强化机制等方面开展储层结构改造基础理论研究，为创建储层结构改造方法奠定理论基础。通过研究不同冰饱和度、压裂液粘度、注入速率和应力状态条件下泥质粉砂型冻砂和泥质粉砂水合物的水力压裂特性，初步分析了水合物储层裂缝起裂和扩展规律。针对泡沫水泥、聚氨酯水泥和水泥水玻璃乳化油类复合体系等不同配方浆液开展了大量试验研究，初步筛选了配方体系，需进一步开展试验研究以确定其用于水合物储层改造的可行性。

       2. 天然气水合物储层结构改造增效机制

       通过储层结构改造，在泥质细粉砂天然气水合物储层内构建出多级孔隙、裂缝等渗流通道，储层的传热传质性质显著变化，天然气水合物分解具有新的规律。为此，通过数值模拟讨论了储层改造层层数、厚度、半径和渗透率等在水合物开采过程中增渗机制和强化机制，初步选择了储层改造层相关参数，为浆液研制提供参考。

       3. 天然气水合物高效开发模式

       为解决提高产能的开采方式、井型井网、增产措施等相互匹配关系不清的问题，主要开展天然气水合物开采产能预测模型与方法、天然气水合物高效开发模拟构建因素和天然气水合物高效开发模式构建方法研究。考虑相变多场耦合作用机制，将水合物降压开采过程看作是一个移动边界问题，建立了直井、水平井、压裂井降压开采产能模型，并基于数值模拟技术建立了骨架结构强化开发产能预测模型，初步确定了产能主控因素，明晰了增产措施方向。