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天然气水合物藏降压开发方案基础研究

刘亚平  
【摘要】: 天然气水合物(Natural Gas Hydrates,NGH)是一种潜力巨大的优质、清洁替代能源,其商业性开采已经被逐渐提上日程。NGH藏开发方案基础研究是NGH藏商业开采的基础和前提,是一项前瞻性(超前)工作。其中涉及NGH藏品质评价、不同品质NGH藏开发动态分析、不同品质NGH藏开发方案经济评价前沿课题。目前,尚未有相关课题研究。因此,NGH藏开发方案基础研究具有重要的理论价值和现实意义。 鉴于NGH藏目前研究现状,降压法是NGH藏开采的基本方法,本研究从理论分析、室内实验和数值模拟三个方面出发,对NGH藏降压开发方案进行了以下几个方面的研究: 建立了NGH藏品质评价模型。该评价模型综合分析了NGH藏含气系统,采用数值模拟方法计算了NGH藏参数的敏感性,确定NGH藏开发敏感性较大的12个参数为NGH藏品质评价的因素集,同时参考油田评价分数的确定方法,建立了NGH藏品质评价的评语集,然后对每个因素进行评分区间划分,即对应评语集对每个因素进行区间划分。对因素集进行层次划分,利用层次分析法确定权重,最终建立两级NGH藏储层品质评价模型,并利用该模型研究分析了四种典型NGH藏的品质等级。 以相似理论为指导设计了一套拟三维NGH藏开发比例物理模拟平台,进行了不同品质NGH藏降压开发室内实验研究。从开采NGH藏的数学模型出发,应用检验分析方法和量纲分析方法推导了NGH藏开发的39个相似准则数,为物理模型相似提供了设计原则。通过对NGH藏降压开发实验数据进行模型和原型之间的相似转化得到不同品质NGH藏的降压开发动态规律。实验结果表明NGH藏降压开发过程分为自由气产气、NGH分解产气、NGH分解气和自由气共同产气三个阶段,三个阶段产气速度逐级降低;NGH分解产气量占总产气量的比例随着NGH藏品质提高而逐级增加;累积产气量和开采时间随着NGH藏品质的降低而逐级减少。 建立NGH藏开发数学模型并编制相应的数值模拟计算程序。利用所编制的NGH藏开采数值模拟程序模拟了不同品质NGH藏的降压开发过程,分析了不同品质NGH藏降压开发特征,讨论了井底流压对不同品质NGH藏降压开发动态参数的影响。数值模拟研究结果表明产水速率、累计产水量与井底流压的敏感性较强,随井底流压的降低而迅速增加;产气速率、累计产气量随井底流压的降低而增加,但是对井底流压的敏感性相对较弱。 提供了一套较为完整的NGH藏开发经济评价方法。在数值模拟研究的基础上,利用内部收益率法计算了NGH藏极限经济产量。采用净差额现金流量分析方法对不同品质NGH藏进行经济评价。经济评价结果表明一、二、三级NGH藏降压开发具备商业开采价值,四级NGH藏降压开发在经济上是不可行的。


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