为安全高效开采天然气水合物,研究开采过程中水合物储层的稳定性至关重要,THM耦合数值模拟能清晰认识水平井开采水合物过程中的力学响应规律,但由于模型常被简化为垂直于生产井的剖面来进行模拟,对真实地层变形空间的演化特征刻画不足.为此,基于水合物开采程序TOUGH+HYDRATE,引入对FLAC力学程序的交互接口,构建了适用于水平井大规模开采的多相渗流—传热—力学(THM)耦合模拟程序,并基于我国第二次水合物试采场地资料,在以水平井试采实际产气量约束THM耦合模型的基础上,研究了水平井中长期开发条件下的气水产出与地层变形规律.研究结果表明:①在7 MPa生产压力、300 m井长条件下,水平井开采1年的产气量可达1 190×104m3,压降在游离气层中的影响范围较大,产气来源于游离气层和水合物层,水合物分解范围不大;②预测试采60天时的海底沉降约为0.16 m,开采1年后可达0.52 m.结论认为:①水平井开采水合物会引起较大范围的海底沉降,海底面呈线性持续下沉,空间上的沉降呈椭圆形分布;②水平井及其上方的变形(垂向位移)最大,是最易发生地层破坏的位置;③建议后期结合海底地形、峡谷展布、矿体空间厚度不均等特征,研究中长期开采下的海底变形和滑坡风险.

天然气水合物;南海神狐海域;渗流—传热—力学多场耦合;降压开采;数值模拟;水平井;地层稳定性;第二次试采

中国石化胜利油田分公司石油工程技术研究院;中国石化胜利油田分公司;岩土力学与工程国家重点实验室·中国科学院武汉岩土力学研究所;中国科学院广州能源研究所

[1]赵小龙;王增林;赵益忠;左家强;李鹏;梁伟;王冰;陈雪;雷宏武;金光荣-.天然气水合物水平井降压开采多相渗流—传热—力学耦合数值模拟:方法和南海场地应用)[J].天然气工业,2022(03):138-149

第二次试采

天然气水合物,水平井,降压开采,多相渗流,耦合数值模拟,安全高效开采,开采过程,水合物储层,THM,认识水平,采水,力学响应,响应规律,垂直于,生产井,地层变形,演化特征,基于水,水合物开采,TOUGH+HYDRATE,FLAC,学程,耦合模拟,模拟程序,采场,产气量,耦合模型,开发条件,变形规律,长条,104m3,压降,游离气,气层,影响范围,水合物分解,天时,底面,面呈,椭圆形,圆形分布,垂向位移,发生地,地层破坏,海底地形,峡谷,展布,矿体,采下,滑坡风险,南海神狐海域,多场耦合,地层稳定性

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