收藏本站
《中国石油大学》 2009年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

天然气水合物藏降压开采流固耦合数值模拟研究

沈海超  
【摘要】: 天然气水合物能量密度大、在全球范围分布广,被公认为是21世纪最具开发前景的重要能源。从经济可行性考虑,降压法被普遍认为是天然气水合物藏大规模开采的有效方法之一。天然气水合物藏降压开采过程中,固相水合物分解会引起储层物性、力学性质、孔隙压力以及温度等一系列变化,本研究将其统称为“水合物分解效应”;同时,该过程中岩石变形与孔隙流体渗流相互作用密切,因此,充分考虑“水合物分解效应”,开展水合物藏降压开采流固耦合数值模拟研究具有重要的理论和现实意义。 本论文针对天然气水合物藏降压开采的相关问题开展流固耦合数值模拟研究。首先,根据质量守恒和能量守恒原理,综合考虑多孔介质中水合物分解热力学和动力学、气、水两相流以及“水合物分解效应”等因素,建立了天然气水合物藏降压开采相变渗流模型;在此基础上,根据流固耦合渗流理论,建立了考虑相态变化的渗透率各向异性天然气水合物藏降压开采气、水两相非等温流固耦合数学模型。与此同时,基于前人开展的疏松砂岩应力敏感性实验,考虑了储层物性参数与应力状态之间的关系,同时兼顾“水合物分解效应”影响,建立了水合物藏储层物性参数综合动态模型。对流固耦合模型控制方程进行离散,基于FEPG有限元平台,自主开发了天然气水合物藏降压开采气、水两相非等温流固耦合数值模拟软件,引入稳定性分析模块后,进一步开发了水合物藏降压开采近井储层稳定性分析软件。 其次,利用天然气水合物藏降压开采气、水两相非等温流固耦合数值模拟软件,对水合物藏降压开采近井储层应力状态以及物性参数的变化规律进行了研究,结果表明:“水合物分解效应”、流固耦合作用及井眼效应是影响近井储层应力状态和物性参数的三个主要因素,其作用机理不同,影响程度各异;其中流固耦合作用对分解效应引起的储层物性参数变化趋势具有明显的抑制作用,必须引起重视。 再次,利用水合物藏降压开采近井储层稳定性分析软件,对近井弱胶结、低强度、高孔渗分解区储层的稳定性进行了研究,建立了井壁不出砂的临界生产压差分析方法,结果表明:水合物分解区是整个储层稳定性较差的区域,其中井壁上最小水平主应力方向储层稳定性最差,是整个储层出砂的优先位置。影响因素分析进一步表明:“水合物分解效应”、生产压差大小、流固耦合作用以及水平地应力非均匀程度是影响近井储层稳定性的敏感因素,开井速度的影响相对较小。 最后,本文对天然气水合物藏降压开采产能进行了流固耦合数值模拟研究,深刻剖析了流固耦合作用对水合物藏开采动态的影响机制。研究表明:尽管流固耦合作用提高了储层弹性驱动能,但岩石孔隙收缩导致储层渗储能力降低的效应占主导地位,因此,耦合模型较非耦合模型的产量预测值偏低。影响因素分析表明:水合物藏产气速率及累计产气量等随储层绝对渗透率增加而增大、随井底压力降低而增大、随地层温度升高而增大。
【学位授予单位】:中国石油大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TE319

知网文化
【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 沈海超;程远方;胡晓庆;;天然气水合物藏降压开采近井储层稳定性数值模拟[J];石油钻探技术;2012年02期
2 吴二林;魏厚振;颜荣涛;韦昌富;;含天然气水合物沉积物分解过程的有限元模拟[J];岩土力学;2012年09期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 张玉荣;分层注水储层参数变化机理与配注参数动态调配方法研究[D];东北石油大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 马文婧;南海天然气水合物开发的风险因素分析[D];中国海洋大学;2011年
2 杨晓云;天然气水合物与海底滑坡研究[D];中国石油大学;2010年
3 周丹;天然气水合物分解对海底结构物稳定性影响的研究[D];大连理工大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 薛强,梁冰,李宏艳;可压缩流体渗流的流固耦合问题数值模拟研究[J];地下空间;2001年S1期
2 周志军,刘永建,马英健,刘英芝,吴洪彪;低渗透储层流固耦合渗流理论模型[J];大庆石油学院学报;2002年03期
3 赵生才;天然气水合物研究现状及我国对策——香山科学会议第160次学术讨论会观点摘要[J];地球科学进展;2002年03期
4 史斗,郑军卫;世界天然气水合物研究开发现状和前景[J];地球科学进展;1999年04期
5 刘建军,杨前雄,史沛元;基坑降水过程中地下水渗流数值模拟[J];地下水;2005年05期
6 薛世峰,宋惠珍;非混溶饱和两相渗流与孔隙介质耦合作用的理论研究——数学模型[J];地震地质;1999年03期
7 薛世峰,宋惠珍;非混溶饱和两相渗流与孔隙介质耦合作用的理论研究——方程解耦与有限元公式[J];地震地质;1999年03期
8 董平川,郎兆新,徐小荷;油井开采过程中油层变形的流固耦合分析[J];地质力学学报;2000年02期
9 代立强,刘宝玉,刘先贵;计算套损的弹塑性流固耦合数学模型及算例[J];辽宁工程技术大学学报;2003年03期
10 曾繁彩,吴琳,何拥军;国外天然气水合物调查研究综述[J];海洋地质动态;2003年11期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 何冠军;疏松砂岩常规稠油油藏适度出砂提高产能基础研究[D];西南石油学院;2005年
2 宁伏龙;天然气水合物地层井壁稳定性研究[D];中国地质大学;2005年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 傅光耀;王浩;;薄钢铺板对平台主梁变形影响的试验研究和分析[J];四川建筑科学研究;2006年02期
2 卢林枫;;摇摆柱对门式刚架2阶效应的影响[J];四川建筑科学研究;2006年04期
3 常玉珍;吴敏哲;;组合肋壳几何非线性分析[J];四川建筑科学研究;2006年05期
4 王青;徐港;;剪力墙结构弹塑性分析的QR法Ⅱ——计算格式、程序及算例[J];四川建筑科学研究;2006年06期
5 王开强;孙飞飞;胡大柱;;多弹簧梁柱单元在空间钢框架非线性分析中的应用[J];四川建筑科学研究;2007年06期
6 胡志军;袁新明;;某大型利浦式钢板筒仓的屈曲分析[J];四川建筑科学研究;2008年01期
7 王江;周晖;宋雪峰;;变截面工形柱平面内弹塑性极限承载力研究[J];四川建筑科学研究;2008年01期
8 高轩能;李琨;;变截面门式刚架地震反应研究进展[J];四川建筑科学研究;2008年03期
9 金杰;;实腹式单跨石拱桥空间受力性能分析[J];四川建筑科学研究;2010年06期
10 贾彩虹;王媛;张雪颖;;深基坑工程流固耦合模型的发展进程与动向[J];四川建筑科学研究;2010年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张保良;;稠油热采定量化研究之一:热-流耦合数学模型[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
2 王庆;刘慧卿;张红玲;李良川;;水平井调流控水筛管流体流动耦合模型研究[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
3 吴春新;苏玉亮;;特低渗油藏二氧化碳非混相驱油特征研究[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
4 梁冰;陈天宇;孙维吉;;复杂地质条件煤层气藏井间干扰对井网布置的影响[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
5 雷晓;邓建强;;海底地层内CO_2渗流与水合耦合现象初步研究——热-流-固耦合数学模型[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
6 梁冰;金佳旭;张春梅;;浑水入渗对尾矿坝孔隙压力分布的影响分析[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
7 李根;唐春安;李连崇;;一个可用于全耦合固结分析的低阶稳定新单元[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
8 宫建国;陶钧;曾胜;金涛;;地基平面沉降下的大型石油储罐模态分析[A];第七届中国CAE工程分析技术年会暨2011全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2011年
9 郑玉磊;张明旭;袁胜万;郭俊康;;高速机床立柱有限元分析及优化设计[A];第七届中国CAE工程分析技术年会暨2011全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2011年
10 张应迁;石艳;唐克伦;刘明;;外压容器临界载荷特性研究[A];第七届中国CAE工程分析技术年会暨2011全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张红哲;车身概念设计智能CAE关键技术的研究[D];长春理工大学;2010年
2 李刚;水岩耦合作用下软岩巷道变形机理及其控制研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
3 查云飞;类菱形车转向系统研究与分析[D];湖南大学;2010年
4 张奉东;低渗透微裂缝储层地质特征及改造技术[D];西北大学;2010年
5 毛海涛;无限深透水地基上土石坝坝基渗流控制计算方法和防渗措施的研究[D];新疆农业大学;2010年
6 潘健怡;铝合金型材挤压的数值模拟及模具结构优化研究[D];华南理工大学;2010年
7 许兰贵;变壁厚大锥度薄壁铝罐成形关键技术的研究[D];华南理工大学;2010年
8 谭林;基于动力指纹的结构损伤识别可靠度方法研究[D];华南理工大学;2010年
9 史海莹;双排桩支护结构性状研究[D];浙江大学;2010年
10 韩嵘;水泥基压电智能器件特性分析[D];北京交通大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 于宝种;阳泉无烟煤对N_2-CH_4二元气体的吸附—解吸特性研究[D];河南理工大学;2010年
2 胡婷萍;大厚度电子束焊缝的超声检测及缺陷散射信号的研究[D];南昌航空大学;2010年
3 马飞飞;框架结构轻钢加层的地震反应分析研究[D];山东科技大学;2010年
4 郑珊珊;带流量稳定器的先导式比例减压阀设计研究与特性分析[D];山东科技大学;2010年
5 王权;起重机减速器变位斜齿轮副有限元仿真分析与研究[D];山东科技大学;2010年
6 夏云清;装载机差速器齿轮的非线性接触与疲劳寿命分析[D];浙江理工大学;2010年
7 王志宽;大直径人工挖孔扩底桩承载力试验研究与工程应用[D];郑州大学;2010年
8 辛栋;纤维增强聚合物复合材料力学性能的数值预测[D];郑州大学;2010年
9 张彩香;发射筒口分瓣式隔水膜刚度强度分析[D];郑州大学;2010年
10 刘博;叶片式流体设备数字化研发与优化研究[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李婷;天然气管道项目融资风险研究[J];北京理工大学学报(社会科学版);2005年03期
2 王允诚;油田开发与储集岩的孔隙结构[J];成都地质学院学报;1982年03期
3 杨永林,黄思静,单钰铭 ,刘传喜,林雄;注水开发对储层砂岩粒度分布的影响[J];成都理工学院学报;2002年01期
4 徐顺利;;模糊综合评判法在房地产投资机会选择中的应用[J];中国城市经济;2010年05期
5 吴欣松,苏小军,吴宗来;注水开发过程中储层参数变化规律的测井地质评价[J];测井技术;2002年04期
6 黄学峰,李敬功,吴长虹,仉红霞,高淑娟;注水井分层累计吸水量动态劈分方法[J];测井技术;2004年05期
7 王博;陈小凡;刘峰;刘光耀;石美;苏云河;;长期注水冲刷对储层渗透率的影响[J];重庆科技学院学报(自然科学版);2011年02期
8 蔡晓光,袁晓铭,刘汉龙,孙锐,周静;近岸水平场地液化侧向大变形机理及软化模量分析方法[J];地震工程与工程振动;2005年03期
9 苏正;陈多福;;海洋天然气水合物的类型及特征[J];大地构造与成矿学;2006年02期
10 邓希光;吴庐山;付少英;吴能友;;南海北部天然气水合物研究进展[J];海洋学研究;2008年02期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 周志军;低渗透储层流固耦合渗流理论及应用研究[D];大庆石油学院;2003年
2 胡夏嵩;低地应力区地下洞室围岩稳定性研究[D];长安大学;2002年
3 杨宝君;国际油气勘探开发项目的风险管理研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
4 张洪军;注水水质对储层渗流物性及油藏开发动态指标的影响研究[D];西南石油学院;2003年
5 王正茂;油藏含砂流体渗流机理及流固耦合单井数值模拟研究[D];西南石油学院;2004年
6 李明川;多孔介质中天然气水合物注热水分解理论及实验研究[D];西南石油学院;2005年
7 刘晓旭;三场耦合的数学模型研究及有限元解法[D];西南石油学院;2005年
8 何冠军;疏松砂岩常规稠油油藏适度出砂提高产能基础研究[D];西南石油学院;2005年
9 文成杨;双重介质气藏流固耦合数值模拟研究[D];西南石油学院;2005年
10 阳仿勇;变形介质气藏流固耦合渗流理论及应用研究[D];西南石油学院;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 胡顺渠;天然气水合物预测综合模型及其应用[D];西南石油学院;2003年
2 李军;注水水质对储层渗流物性的影响研究(实验研究新理论与水质标准研究)[D];西南石油学院;2003年
3 陈云;岩质边坡动力稳定性分析[D];河海大学;2004年
4 李海军;油气勘探开发投资项目风险因素分析及实物期权评价研究[D];西南石油学院;2005年
5 刘聪;预应力锚索在滑坡加固工程中的应用研究[D];长安大学;2004年
6 初京义;石油天然气勘探开发项目风险分析及风险应对策略[D];天津大学;2005年
7 孙秀丽;岩石渐进损伤演化过程的模拟方法研究[D];沈阳工业大学;2006年
8 黄李荣;注水开发油田单井配注方法研究[D];西南石油大学;2006年
9 安光明;重庆市涪陵区植物油厂滑坡灾害的系统研究[D];长安大学;2006年
10 周永进;BP网络的改进及其应用[D];南京信息工程大学;2007年
【二级引证文献】
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 兰金玉;张继成;单五一;贾盈;;BP神经网络优化井组注水量[A];第十届中国不确定系统年会、第十四届中国青年信息与管理学者大会论文集[C];2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 马文婧;南海天然气水合物开发的风险因素分析[D];中国海洋大学;2011年
2 夏晞冉;天然气水合物藏物性参数及注热开采实验研究[D];中国石油大学;2011年
3 王菲菲;海上油气勘探项目风险分析与控制研究[D];东北石油大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 罗利;用测井资料计算油/气层泥浆侵入深度[J];测井技术;1998年S1期
2 雷怀彦,王先彬,房玄,郑艳红;天然气水合物研究现状与未来挑战[J];沉积学报;1999年03期
3 刘丽珍;天然气水合物——21世纪新能源[J];城市管理与科技;2001年01期
4 沈琛,邓金根,王金凤;胜利油田弱胶结稠油藏岩石破坏准则及出砂预测[J];断块油气田;2001年02期
5 张文亮,贺艳梅,孙豫红;天然气水合物研究历程及发展趋势[J];断块油气田;2005年02期
6 李锡夔;多孔介质中非线性耦合问题的数值方法[J];大连理工大学学报;1999年02期
7 孙长宇,陈光进,郭天民;甲烷水合物恒温恒压分解过程研究[J];地球化学;2003年02期
8 马在田,宋海斌,孙建国;海洋天然气水合物的地球物理探测高新技术[J];地球物理学进展;2000年03期
9 黄隆基,石玉江;含气储集层泥浆侵入的动力学特征及其对补偿中子和补偿密度测井响应的影响[J];地球物理学报;1998年06期
10 陈福煊,孙嘉戌;泥浆滤液侵入孔隙地层径向导电特性的模拟实验[J];地球物理学报;1996年S1期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 王自明;油藏热流固耦合模型研究及应用初探[D];西南石油学院;2002年
2 周志军;低渗透储层流固耦合渗流理论及应用研究[D];大庆石油学院;2003年
3 文成杨;双重介质气藏流固耦合数值模拟研究[D];西南石油学院;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 周保中;吉林大情字井地区井壁稳定技术研究[D];大庆石油学院;2003年
2 雷正义;砂泥岩地层井壁力学稳定性研究及软件编制[D];西南石油学院;2004年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 梁海峰;宋永臣;;降压法开采天然气水合物研究进展[J];天然气勘探与开发;2008年02期
2 胡奥林;天然气水合物资源勘探开发现状[J];石油与天然气化工;1995年02期
3 郝永卯;薄启炜;陈月明;李淑霞;;天然气水合物降压开采实验研究[J];石油勘探与开发;2006年02期
4 宋永臣;梁海峰;王正;;天然气水合物降压分解传热特性分析[J];石油化工高等学校学报;2008年04期
5 宋永臣;梁海峰;王志国;;天然气水合物降压开采数值模拟及影响因素分析[J];大连理工大学学报;2009年02期
6 雷怀彦,王先彬,房玄,郑艳红;天然气水合物研究现状与未来挑战[J];沉积学报;1999年03期
7 ;国家863计划《天然气水合物勘探开发关键技术》重大项目在京启动[J];地质装备;2007年04期
8 ;我国首次在陆域冻土带成功钻获天然气水合物实物样品[J];矿业研究与开发;2010年02期
9 方银霞,黎明碧,金翔龙;东海冲绳海槽天然气水合物的资源前景[J];天然气地球科学;2001年06期
10 王祝文,李舟波,刘菁华;天然气水合物的测井识别和评价[J];海洋地质与第四纪地质;2003年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 吴应湘;;天然气水合物的性质、勘探及开采[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年
2 郑军卫;;加快我国天然气水合物研究工作步伐[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年
3 杨木壮;黄永样;姚伯初;金庆焕;;南海天然气水合物资源潜力及其能源战略意义[A];科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集[C];2004年
4 雷兴林;何丽娟;;海洋沉积与天然气水合物形成过程的数值模拟研究[A];中国地球物理·2009[C];2009年
5 王淑红;颜文;宋海斌;;南海南部天然气水合物稳定带厚度及资源量估算[A];中国地球物理学会第二十届年会论文集[C];2004年
6 栾锡武;;天然气水合物的上界面[A];中国地球物理·2009[C];2009年
7 王彦瑞;曾树兵;严雪莲;高秀敏;;水合物在海洋天然气运输中应用探讨[A];2009年度海洋工程学术会议论文集(上册)[C];2009年
8 耿建华;邵磊;吴松;吴能友;张光学;;关于南海ODP1144站位天然气水合物进一步探讨[A];中国地球物理.2003——中国地球物理学会第十九届年会论文集[C];2003年
9 赵群;郝守玲;;天然气水合物的岩石物理:物理模拟研究[A];中国地球物理学会第二十届年会论文集[C];2004年
10 罗艳托;朱建华;陈光进;郭绪强;;天然气水合物资源的开发利用及环境保护[A];第九届全国化学工艺学术年会论文集[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 滕艳 特约记者 曹雪晴;模拟实验研究推进天然气水合物探测[N];中国国土资源报;2011年
2 王宪忠;天然气水合物[N];大众科技报;2000年
3 ;与国家需求共呼吸 立科学前沿同攀登[N];中国国土资源报;2010年
4 本报记者 窦克林 通讯员 陈惠玲;科技进步:我国海洋勘查的支撑[N];中国矿业报;2011年
5 樊栓狮;天然气水合物如何成为后续能源[N];中国化工报;2005年
6 本报通讯员 肖宝巨;点燃“冰”火[N];工人日报;2009年
7 李明明;青藏高原冻土区天然气水合物钻探计划通过论证[N];中国矿业报;2010年
8 毛彬;天然气水合物开发的利与弊[N];中国海洋报;2004年
9 肖宝巨;点燃“冰”火[N];中国煤炭报;2009年
10 本报记者 肖宝巨;点燃“冰”火[N];中煤地质报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 沈海超;天然气水合物藏降压开采流固耦合数值模拟研究[D];中国石油大学;2009年
2 张新军;天然气水合物藏降压开采实验与数值模拟研究[D];中国石油大学;2008年
3 吕琳;天然气水合物(地球物理属性)的神经网络识别方法及软件开发[D];吉林大学;2011年
4 赵江鹏;天然气水合物钻控泥浆制冷系统及孔底冷冻机构传热数值模拟[D];吉林大学;2011年
5 孙建业;海洋沉积物中天然气水合物开采实验研究[D];中国海洋大学;2011年
6 刘锋;南海北部陆坡天然气水合物分解引起的海底滑坡与环境风险评价[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2010年
7 涂运中;海洋天然气水合物地层钻井的钻井液研究[D];中国地质大学;2010年
8 邓辉;台湾西南海域地震数据处理及天然气水合物识别[D];中国科学院研究生院(广州地球化学研究所);2006年
9 庞守吉;祁连山木里天然气水合物钻孔沉积构造特征及与水合物分布关系研究[D];中国地质大学(北京);2012年
10 郭威;天然气水合物孔底冷冻取样方法的室内试验及传热数值模拟研究[D];吉林大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杜进进;天然气水合物注热降压开采储层温压场模拟研究[D];中国石油大学;2011年
2 玄建;天然气水合物合成及降压开采实验研究[D];中国石油大学;2009年
3 宋新利;天然气水合物降压开采实验和数值模拟研究[D];中国石油大学;2008年
4 鲁轩;天然气水合物藏降压开采数值模拟研究[D];中国石油大学;2009年
5 周越;天然气水合物测井解释方法初步研究[D];吉林大学;2010年
6 毕海波;台西南海域天然气水合物含量估算及地球化学特征分析[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2010年
7 王峰博;天然气水合物制备过程中的多相流传递研究[D];北京化工大学;2010年
8 庞群利;深水油气田开发过程中的天然气水合物预测模型研究[D];中国石油大学;2010年
9 贺涛;天然气水合物保温保压绳索取心钻具设计[D];中国地质大学(北京);2011年
10 房治强;冻土区天然气水合物热激法试开采系统及数值模拟研究[D];吉林大学;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026