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天然气水合物储层稳定性研究

潘克立  
【摘要】: 天然气水合物是由水分子和天然气分子在一定温度和压力下形成的似冰雪状结晶化合物,又称笼形水合物或“可燃冰”。由于形成天然气水合物的气体主要为甲烷,因而也常被称为甲烷水合物。自然界中的天然气水合物主要分布在海洋的大陆边缘和陆上永冻地.,前者占了已发现数量的绝大多数。天然气水合物具有能量密度高,分布范围广,资源量巨大,埋藏浅等优点,被公认为是21世纪最具开发前景的能源。因此,开展天然气水合物开采的研究具有非常重要的意义。 目前国内外对天然气水合物的研究重点主要集中在了产能预测上,往往忽视了开采过程中水合物分解带来的力学效应。对天然气水合物储层稳定性的研究则几乎为空白。对于水合物储层失稳而言,目前在两个领域开始受到学者的重视,即:天然气水合物储层钻井过程中井壁稳定和天然气水合物引起的海底滑坡。其中水合物储层钻井过程中井壁的稳定与水合物勘探开发关系更为密切。本文即在分析水合物地层热物理及力学性质的基础上,借鉴油气井井壁稳定理论和方法,对水合物地层井壁稳定的力学机理,影响因素进行了分析探讨。通过分析合物在多孔介质中的分解以及钻井液侵入水合物地层的特性,将水合物分解的动力学方程耦合到多相渗流方程中从而建立了伴随有水合物分解的钻井液侵入水合物地层的渗流模型。并在此基础上考虑渗流对井周应力的影响,分析了水合物地层井壁稳定。最后,对天然气水合物与海底滑坡的关系做了初步的研究。


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