天然氣水合物藏和天然氣藏開采規(guī)律對比分析

楊沭 候建鑫 王燕

摘要：隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，社會各界對于天然氣的需求量一直在不斷提高，天然氣水合物藏和天然氣氣藏的開采能夠有效滿足我國對于天然氣的需求，通過分析天然氣水合物藏的開采模型，結(jié)合水合物藏和天然氣藏的產(chǎn)氣速度，產(chǎn)水速度以及相應(yīng)參數(shù)的變化規(guī)律進(jìn)行對比分析，可以看出氣藏的產(chǎn)氣速度要高于天然氣水合物藏的開采速度，但是氣藏的生產(chǎn)周期較短，隨著初始壓力的不斷增加，氣藏產(chǎn)氣速度會有所降低，水合物藏的產(chǎn)水速度要高于氣藏，因此結(jié)合相應(yīng)的實(shí)際參數(shù)進(jìn)行對比分析，可以有效了解到天然氣水合物藏和天然氣氣藏的開采規(guī)律。

關(guān)鍵詞：天然氣水合物藏;天然氣藏;開采規(guī)律

天然氣水合物分布儲存量大，一直被認(rèn)為是重要的潛在清潔性能源，隨著我國開采技術(shù)的不斷發(fā)展，對于天然氣水合物藏的開采力度一直在不斷提高，然而在實(shí)際開采過程中，需要結(jié)合相應(yīng)的開采技術(shù)，充分了解天然氣水合物藏和天然氣氣藏的相應(yīng)開采模式，才能夠有效提高天然氣水合物藏的實(shí)際開采規(guī)模。

1天然氣水合物藏儲集方式及開采方法

自發(fā)現(xiàn)天然氣水合物的存在以來，世界各國的科研工作者就將開采天然氣水合物為工作重點(diǎn)，通過這些年的不斷研究，已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)展。

隨著世界各國的工業(yè)水平不斷發(fā)展，對能源的需求也在不斷增長。因此世界各國對天然氣水合物的商業(yè)開采已經(jīng)成為重點(diǎn)研究內(nèi)容，目前在很多國家對天然氣水合物儲藏區(qū)進(jìn)行研究，已經(jīng)確定在這些區(qū)域的天然氣水合物面積和儲量，并對天然氣水合物儲存進(jìn)行鉆井取樣，同時利用室內(nèi)開采實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究。對這些天然氣水合物儲藏區(qū)進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)：天然氣水合物的儲層主要有三種情況：

第一，整個儲層為上下兩個區(qū)域，上層區(qū)域?yàn)樗衔飪訁^(qū)，該區(qū)域的水合物飽和度比較高。下層為游離天然氣。水合物層底部的溫度壓力與平衡條件是一致的。

第二，同樣也是分為上下兩個區(qū)域，與之不同的情形在于，水合物儲層區(qū)下方為含水層區(qū)，并沒有天然氣存在。

第三，整個儲層都是水合物。

天然氣水合物處理方式不同，開采方法也會有所差異，目前天然氣水合物的開采方法主要包括：降壓開采、化學(xué)分解促進(jìn)劑開采以及熱力開采，利用熱力開采和化學(xué)分解促進(jìn)劑開采主要是通過對含水合物的地層注入熱水或者化學(xué)試劑，破壞水合物的平衡，引起氣體水合物的分解，進(jìn)而達(dá)到開采的目的。而降壓開采法主要是利用泵吸作用來降低氣體水合物中的壓力，促使氣體水合物分離，進(jìn)而達(dá)到開采的目的。在進(jìn)行大規(guī)模的開采過程中，降壓開采法是一種非常經(jīng)濟(jì)而且成本比較低的開采方法。

2天然氣水合物藏和天然氣藏開采規(guī)律對比。

2.1產(chǎn)氣速度

在相應(yīng)的生產(chǎn)井底壓力和初始壓力的條件下，對天然氣藏和天然氣水合物藏的產(chǎn)氣速度變化規(guī)律進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)在初期開采時，天然氣藏的產(chǎn)氣速度非?？?，但是遞減速度也非常快，由于設(shè)計(jì)模型的限制，氣藏的滲透率較高，隨著天然氣氣藏初始壓力的不斷降低，產(chǎn)氣速度會迅速降低。結(jié)合相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型可以看出，在同等壓差條件下，天然氣水合物藏的產(chǎn)氣速度要明顯低于天然氣的產(chǎn)氣速度，產(chǎn)生該現(xiàn)象的主要原因是由于天然氣水合物藏為固態(tài)，從而會大大降低氣體的滲流速度，結(jié)合相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型研究，可以發(fā)現(xiàn)地層滲透率與水合物的飽和度會呈現(xiàn)出遞減關(guān)系，因此在水合物完全分解完之前，天然氣水合物藏的滲透率要明顯低于天然氣的滲透率。

2.2產(chǎn)水速度

結(jié)合生產(chǎn)井底壓力和初始壓力在固定的條件下，天然氣水合物藏的產(chǎn)水速度要明顯高于天然氣藏的產(chǎn)水速度，造成該現(xiàn)象的主要原因是由于在水和物藏和天然氣藏的初始飽和度都相同，并且若大于束縛水飽和度此外，在開采過程中氣體的流動速度要明顯大于水體的流動速度，從而氣體會優(yōu)先產(chǎn)出，因此氣藏的產(chǎn)水速度較低。第二是因?yàn)槊繂挝惑w積的水合物分解可產(chǎn)生0.8倍的體積，天然氣水合物藏在開采過程中會形成大量的水，由此可以看出，天然氣水合物藏的產(chǎn)水速度要明顯高于氣藏的產(chǎn)水速度。

2.3累計(jì)產(chǎn)氣量

在生產(chǎn)井底壓力和初始壓力固定的條件下，天然氣水合物藏和天然氣藏的累計(jì)的產(chǎn)氣量進(jìn)行對比，根據(jù)研究結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，在一定初始壓力范圍內(nèi)，天然氣水合物藏的累計(jì)產(chǎn)氣量要明顯高于氣藏的累計(jì)產(chǎn)氣量，并且兩者之間的差別會隨著初始壓力的增加而減小，在理論上對變化規(guī)律進(jìn)行相應(yīng)的分析，結(jié)果可以看出每單位體積的天然氣水合物藏約含有160倍的天然氣，因此在同樣的壓力條件下，天然氣水合物藏和天然氣氣藏進(jìn)行對比，可以看出水合物藏的總含氣量要明顯高于氣藏中的含氣量。結(jié)合數(shù)據(jù)模擬研究可以看出當(dāng)?shù)貙訅毫υ?8MPa時水合物藏和天然氣藏會產(chǎn)生同等的氣體，但是由于天然氣水合物藏在分解過程中會形成大量的水，導(dǎo)致地層中的孔隙空間減少，因此天然氣水合物藏的實(shí)際產(chǎn)氣量要明顯高于氣藏的累計(jì)產(chǎn)業(yè)量，另外隨著地層壓力的不斷升高，天然氣水合物藏的累計(jì)產(chǎn)氣量會低于天然氣水合物藏的累計(jì)產(chǎn)液量，對于具體的壓力數(shù)值分析，還需要根據(jù)生產(chǎn)井壓以及水合物的飽和度進(jìn)行綜合判定。

3結(jié)束語

綜上所述，結(jié)合相應(yīng)的動力學(xué)分析，可以看出對于天然氣水合物藏和天然氣藏的開采規(guī)律進(jìn)行相應(yīng)的對比，氣藏的產(chǎn)氣速度要高于水合物的產(chǎn)氣速度，但是氣藏的產(chǎn)氣期要明顯低于水合物的產(chǎn)氣期，隨著初始壓力的不斷增加，氣藏的產(chǎn)氣速度會逐漸增加，因此水合物藏的產(chǎn)氣速度會明顯降低，但是水合物產(chǎn)氣周期會不斷延長，天然氣水合物藏的產(chǎn)水速度要高于天然氣，氣藏隨著初始壓力的增加，天然氣水合物藏的產(chǎn)水速度會明顯降低，而氣藏的產(chǎn)水速度會呈現(xiàn)出上升趨勢，在同等的條件下，天然氣水合物藏的累計(jì)產(chǎn)氣量要高于氣藏的累計(jì)產(chǎn)氣量，隨著初始壓力的不斷增加，兩者之間的差距會逐漸縮小，根據(jù)目前天然氣開采過程中地層壓力的研究可以看出天然氣水合物藏的壓力衰減要明顯慢于氣藏中的壓力衰減。

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