天然气水合物藏物性参数及注热开采实验研究

【摘要】：天然气水合物做为21世纪战略性能源,具有巨大的开发潜力和应用前景。对天然气水合物的性质以及开采方式的研究已经引起各国的高度重视。本文综合运用实验、分析和计算的方法,系统研究了含水合物多孔介质的物性参数与水合物饱和度的关系,进行了注热盐水开采水合物的模拟实验,分析注热开采动态,以及分解前缘移动规律。 实验模拟海底水合物成藏环境,进行了不同水合物饱和度的物性测量实验。实验表明,水合物生成时,压力下降,温度有小幅度的上升,电阻率先下降后大幅上升。将水合物地层电阻等效为孔隙水、岩石骨架、水合物电阻的并联,可以得出含水合物地层电阻率与水合物饱和度的关系式;将阿尔奇公式进行变形,回归出阿尔奇参数,并指出由于水合物的非流动性以及胶结作用,使得饱和度指数n值偏高。水合物储层渗透率测定实验表明,渗透率随水合物饱和度增大而减小。当水合物较小时,生成的水合物覆盖颗粒表面,与Masuda模型的N=7拟合较好;随水合物饱和度的增大,水合物倾向于填充孔隙中心,与Masuda模型的N=9拟合较好。 模拟水合物藏注热开采实验,系统产气可以划分为自由气产出、水合物升温分解和降压产气三个阶段;产水速率在注水速率上下波动。注入热水温度、速度越高,填砂管温度上升越快,水合物分解阶段的瞬时产气速度的峰值越高,且达到产气高峰的时间越早,系统能量效率越低。在相同的注热温度和注热速度下,注热时间越长,能量效率越低,说明实验中的热损失很大。 相对于电阻率,温度能更好的监测分解前缘的移动。利用多元回归法以及能量守恒法,得出分解前缘移动速度与注热温度、压力的关系式。注入系统的热量等于利用水合物分解的热量和各部分能量散失之和,在实验条件下,用于水合物分解的热量占39.48%。 【关键词】：天然气水合物 渗透率 电阻率 注热开采 分解前缘
【学位授予单位】：中国石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TE377
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 课题的来源及研究意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.2.1 水合物生成及物性实验12-14
• 1.2.2 水合物注热开采模拟实验14-15
• 1.2.3 存在问题15
• 1.3 课题研究目标和研究内容15-16
• 1.3.1 研究目标15
• 1.3.2 研究内容15-16
• 1.4 课题拟采取的技术路线16-17
• 第二章 天然气水合物基本性质及开采方法17-26
• 2.1 天然气水合物概念及其特点17
• 2.2 NGH 在孔隙中的生长模式17-18
• 2.3 NGH 的热力学和动力学性质18-21
• 2.3.1 NGH 的热力学性质18-19
• 2.3.2 NGH 动力学性质19-21
• 2.4 水合物开采方法21-22
• 2.4.1 水合物开采理论及技术21-22
• 2.4.2 地热法开采水合物22
• 2.5 现场开采实例22-26
• 2.5.1 麦索雅哈天然气水合物气田22-24
• 2.5.2 Mallik 水合物藏开采24-26
• 第三章 水合物藏物性参数研究26-48
• 3.1 多孔介质中水合物的生成26-29
• 3.1.1 一维天然气水合物开采实验模拟系统26-28
• 3.1.2 实验材料及步骤28
• 3.1.3 NGH 生成过程分析28-29
• 3.2 水合物饱和度29-32
• 3.3 水合物藏电阻率特性研究32-42
• 3.3.1 电阻率测量实验设备及原理32-34
• 3.3.2 NGH 生成过程电阻率变化规律34-35
• 3.3.3 初探电阻率与水合物饱和度的关系35-38
• 3.3.4 阿尔奇公式在水合物地层中的应用38-42
• 3.4 水合物储层渗透率研究42-46
• 3.4.1 实验步骤42-43
• 3.4.2 含水合物的多孔介质渗透率模型43-45
• 3.4.3 模型与实验结果比较45-46
• 3.5 本章小结46-48
• 第四章 注热开采动态及影响因素研究48-59
• 4.1 注热实验方法及步骤48
• 4.2 注热开采动态48-51
• 4.2.1 系统温度变化49
• 4.2.2 产气量分析49-50
• 4.2.3 产水量分析50-51
• 4.3 NGH 注热开采影响因素分析51-57
• 4.3.1 注热水温度对水合物分解的影响52-55
• 4.3.2 注热水速度对水合物分解的影响55-56
• 4.3.3 注热水时间对水合物分解的影响56-57
• 4.4 本章小结57-59
• 第五章 分解前缘移动规律分析59-72
• 5.1 注热开采基本过程59-60
• 5.2 分解前缘移动规律分析60-62
• 5.2.1 温度监测分解前缘移动60-61
• 5.2.2 电阻率监测分解前缘移动61
• 5.2.3 对比61-62
• 5.3 分解前缘移动速度62-64
• 5.4 注热开采能量分析64-70
• 5.4.1 能量守恒模型64-69
• 5.4.2 热效率69-70
• 5.4.3 各部分能量分布70
• 5.5 本章小结70-72
• 结论72-74
• 参考文献74-79
• 攻读硕士学位期间取得的成果79-80
• 致谢80

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