天然气水合物原位补热降压充填开采方法
发布时间：2021-08-10 19:57
天然气水合物资源量丰富,被公认为最有潜力的新型高效清洁替代能源,是未来能源革命的战略突破口。由于天然气水合物分解是伴随相变的复杂物理化学过程,安全经济地开采天然气水合物仍有许多瓶颈难题亟待解决。当前降压法是相对经济有效的开采方法,但天然气平均日产量远远达不到产业化开发的需求。在分析降压法规模化开采面临的瓶颈问题的基础上,提出了一种全新的天然气水合物开采方法——原位补热降压充填开采法,重点剖析了该方法的3个基本原理,提出了该方法的开采技术方案、关键技术与工艺步骤。得出了如下结论:（1）天然气水合物降压法规模化开发需要突破"天然气水合物分解热补给"（补热）、"储层结构稳定性"（保稳）和"提高储层渗透率"（增渗）等3个方面的瓶颈难题;（2）基于"降压分解原理"、"原位补热原理"和"充填增渗原理",提出了天然气水合物原位补热降压充填开采法,该方法将氧化钙（CaO）粉末注入天然气水合物储层,反应产生的大量热量补充天然气水合物的分解热,同时,反应生成的氢氧化钙（Ca（OH）2）既填充了天然气水合物分解后留下的空隙,多孔结构又提高了储层的渗透性;（3）提出了天然气水合物原位补热...
【文章来源】：工程地质学报. 2020,28(02)北大核心CSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
天然气水合物资源分布金字塔图
目前，世界上有5个国家进行了共计9次天然气水合物试采工作，其中陆地冻土区4次，海域5次。中国、日本、加拿大和美国在试采工程与基础研究上处于领先地位。陆域试采的代表是加拿大麦肯齐三角洲、美国阿拉斯加北坡天然气水合物试采，海域试采代表是中国南海神狐海域、日本南海海槽天然气水合物试采。当前已实施的试采方法主要有:降压法、热激法和二氧化碳置换法，相应的试采情况如表1(Dong-Yeun Koh,2016;李守定等，2019;张旭辉等，2019;操秀英，2020)。在各类开采方法中，试采天然气产量最高的是降压法，但所达到的天然气平均日产量远远达不到商业化开发的需求，更为高效安全的开采技术方案成为当前相关研究领域的重点内容。目前关于开采技术的研究中，大多关注开采原理的分析、开采形式的设计等，缺乏从储层改造角度开展的试验研究工作，未能形成有效的增产措施。中国天然气水合物资源十分丰富，初步预测天然气水合物约1100×108it油当量(海域约800×108i油当量)，相当于中国常规天然气资源量的两倍(自然资源部，2018)。目前我国天然气供给对外依存度高，产能缺口巨大。在此背景下，突破天然气水合物开采技术，早日实现天然气水合物产业化开发成为重要突破方向。
天然气水合物原位补热降压充填开采方法，原理如图3，图3a为海域天然气水合物地层结构，图3b为天然气水合物储层裂隙中注入氧化钙(CaO);图3c为天然气水合物储层降压，引起天然气水合物分解为天然气和水(H2O)，氧化钙(CaO)与水(H2O)反应放热，补充了天然气水合物分解所需的热量;图3d为氧化钙(CaO)与水(H2O)反应产物氢氧化钙(Ca(OH)2)，发生了体积膨胀，空隙体积增加，提高了渗透性，既充填了天然气水合物分解后的空隙，又具有很好的渗透性。天然气水合物原位补热降压充填开采方法主要原理如下:1.3.1 天然气水合物降压分解原理
【参考文献】：
期刊论文
[1]日本天然气水合物完井试采技术分析[J]. 杜卫刚,钱旭瑞,谢梦春,王超,顾冰. 油气井测试. 2019(06)
[2]海域含天然气水合物地层钻完井面临的挑战及展望[J]. 李文龙,高德利,杨进. 石油钻采工艺. 2019(06)
[3]“一趟钻”关键工具技术现状及发展展望[J]. 刘克强. 石油机械. 2019(11)
[4]天然气水合物开采方法及海域试采分析[J]. 李守定,孙一鸣,陈卫昌,于志全,周忠鸣,刘丽楠,赫建明,张召彬,李晓. 工程地质学报. 2019(01)
[5]天然气水合物开采方法的研究综述[J]. 张旭辉,鲁晓兵,李鹏. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2019(03)
[6]浅谈泥质粉砂岩防砂技术[J]. 杜卫刚. 石化技术. 2018(02)
[7]高浓度高气压在烧结用石灰气力输送中的应用[J]. 刘利生,沈东,陈荣. 现代冶金. 2016(06)
[8]海洋天然气水合物试采关键技术[J]. 光新军,王敏生. 石油钻探技术. 2016(05)
[9]海洋钻井过程中的井筒温度敏感性研究[J]. 孙万通,孟英峰,魏纳,李永杰,李皋,陈光凌. 天然气技术与经济. 2016(04)
[10]天然气水合物开发面临的挑战及关键技术[J]. 李楠,王晓辉,吕一宁,孙长宇,陈光进. 石油科学通报. 2016(01)
本文编号：3334687
【文章来源】：工程地质学报. 2020,28(02)北大核心CSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
天然气水合物资源分布金字塔图
目前，世界上有5个国家进行了共计9次天然气水合物试采工作，其中陆地冻土区4次，海域5次。中国、日本、加拿大和美国在试采工程与基础研究上处于领先地位。陆域试采的代表是加拿大麦肯齐三角洲、美国阿拉斯加北坡天然气水合物试采，海域试采代表是中国南海神狐海域、日本南海海槽天然气水合物试采。当前已实施的试采方法主要有:降压法、热激法和二氧化碳置换法，相应的试采情况如表1(Dong-Yeun Koh,2016;李守定等，2019;张旭辉等，2019;操秀英，2020)。在各类开采方法中，试采天然气产量最高的是降压法，但所达到的天然气平均日产量远远达不到商业化开发的需求，更为高效安全的开采技术方案成为当前相关研究领域的重点内容。目前关于开采技术的研究中，大多关注开采原理的分析、开采形式的设计等，缺乏从储层改造角度开展的试验研究工作，未能形成有效的增产措施。中国天然气水合物资源十分丰富，初步预测天然气水合物约1100×108it油当量(海域约800×108i油当量)，相当于中国常规天然气资源量的两倍(自然资源部，2018)。目前我国天然气供给对外依存度高，产能缺口巨大。在此背景下，突破天然气水合物开采技术，早日实现天然气水合物产业化开发成为重要突破方向。
天然气水合物原位补热降压充填开采方法，原理如图3，图3a为海域天然气水合物地层结构，图3b为天然气水合物储层裂隙中注入氧化钙(CaO);图3c为天然气水合物储层降压，引起天然气水合物分解为天然气和水(H2O)，氧化钙(CaO)与水(H2O)反应放热，补充了天然气水合物分解所需的热量;图3d为氧化钙(CaO)与水(H2O)反应产物氢氧化钙(Ca(OH)2)，发生了体积膨胀，空隙体积增加，提高了渗透性，既充填了天然气水合物分解后的空隙，又具有很好的渗透性。天然气水合物原位补热降压充填开采方法主要原理如下:1.3.1 天然气水合物降压分解原理
【参考文献】：
期刊论文
[1]日本天然气水合物完井试采技术分析[J]. 杜卫刚,钱旭瑞,谢梦春,王超,顾冰. 油气井测试. 2019(06)
[2]海域含天然气水合物地层钻完井面临的挑战及展望[J]. 李文龙,高德利,杨进. 石油钻采工艺. 2019(06)
[3]“一趟钻”关键工具技术现状及发展展望[J]. 刘克强. 石油机械. 2019(11)
[4]天然气水合物开采方法及海域试采分析[J]. 李守定,孙一鸣,陈卫昌,于志全,周忠鸣,刘丽楠,赫建明,张召彬,李晓. 工程地质学报. 2019(01)
[5]天然气水合物开采方法的研究综述[J]. 张旭辉,鲁晓兵,李鹏. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2019(03)
[6]浅谈泥质粉砂岩防砂技术[J]. 杜卫刚. 石化技术. 2018(02)
[7]高浓度高气压在烧结用石灰气力输送中的应用[J]. 刘利生,沈东,陈荣. 现代冶金. 2016(06)
[8]海洋天然气水合物试采关键技术[J]. 光新军,王敏生. 石油钻探技术. 2016(05)
[9]海洋钻井过程中的井筒温度敏感性研究[J]. 孙万通,孟英峰,魏纳,李永杰,李皋,陈光凌. 天然气技术与经济. 2016(04)
[10]天然气水合物开发面临的挑战及关键技术[J]. 李楠,王晓辉,吕一宁,孙长宇,陈光进. 石油科学通报. 2016(01)
本文编号：3334687
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