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1、煤层气开采与集输工艺研究1、相关定义1.1、煤层气藏概念模型参考前面第3章3.6节介绍的沁水盆地的实际地质情况,选取一套基准参数,建立煤层气藏概念模型。根据所建立的煤层气模型,利用编制好的煤层气藏数值模拟程序,分析在开采初期时,即排水完毕,气井开始产气时刻,各个参数对IPR曲线的影响。1.2、天然气水合物藏(概念模型)开采模拟分析6.2.1天然气水合物藏的热力学稳定带6.2.1天然气水合物藏的热力学稳定带在第二章中提到过,天然气水合物稳定带(GHSZ)是指在特定的温、压条件下能使水合物与游离烃气达到相平衡的一个范围。稳定带厚度主要取决于海水深度和地温梯度,所以通常其范围可以用
2、深度(压力)—温度图来描述。图6-8天天天天然然然然气气气气水水水水合合合合物物物物的的的压压力(深深度)与与与与温温温温度度度度稳稳稳稳定定定区区域Fig6-8Naturalgashydratestablezonebetweenpressure(depth)andtemperature1.3、天然气水合物藏概念模型的模拟结果(1)天然气水合物藏模拟结果根据以上设定的条件和模拟依据,模拟实际情况下的天然气水合物藏开采状况。模拟井底流压为3MPa时天然气水合物降压开采过程,从而反映水合物藏的开采特性。模拟结果如图6-9所示,图中显示的分别是水合物藏在20年内的产气率、产气量和地
3、层平均压力变化过程。从图中看出,在最初很短时间内,产气率、产气量均为0,此时,压力急剧下降,这是刚开井后压力释放的过程。随着压力降低至水合物相平衡压力以下,水合物开始迅速分解,产气率快速上升,但前期分解的水合物量较小、产气率仍然比较小,所以产气量上升也较慢。随着压力的传播,参与分解的水合物的量逐渐增加,产气率逐渐上升,产气量也进入快速上升阶段。在这一期间,产气率并不是一直快速上升,而是在每一次快速上升到达一个高点后出现一段平缓上涨的阶段,这是因为模拟过程把地层分为不同的压力区间,靠近井筒的压力区间压力小,而远离井筒的压力区间压力较大,在水合物分解跨区间时会出现产气率的波动。同
4、时产气率每次快速上升都伴随着在短时间内局部水合物的大量分解,大量吸收周围环境热量导致局部温度会下降,这也在产气率每次快速上升之后对水合物分解形成一个抑制作用。从图中看出,产气率的上升阶段大约持续了10年,在这期间,产气量一直处于较快的上升阶段,而地层平均压力则基本没有变化,这也符合之前的假设,即在水合物分解过程中产生的甲烷气弥补了水合物藏压力的下降。在第10年以后,产气率、地层平均压力都快速下降,产气量上升速度也放缓并最终基本不变。这说明水合物藏中水合物的分解持续到第10年左右水合物即分解完毕了,第10年以后的生产过程实际上进入了常规的天然气藏开采阶段,由于是压力衰竭式开采,
5、产气率、地层平均压力都出现快速下降。在整个水合物藏开采过程中,在水合物分解阶段产气率由10000m3/day(标准状况下)直至最终达到37000m3/day,累积产气量在20年内达到108m3(标准状况下),对于单井产量也是可观的。1.4、天然气水合物藏的概念模型从图6-8中可以看出,理论上,从610m水深至800m的海底以及从800m海底至以下的1030m的沉积层都是天然气水合物稳定带,在这个区间水合物都能稳定存在。但为了保证水合物藏的稳定性,我们假设水合物仅存在于海底以下的沉积层中,并且其上有50m的沉积盖层。表6-2天天天天然然然然气气气气水水水水合合合合物物物物藏藏藏
6、藏地地地地质质质模模型Table6-2Geologicalmodelofgashydratereservoir天然气水合物藏范围(m2)1000×1000天然气水合物藏厚度(m)8.2水深(m)800天然气水合物藏顶深(m)850初始储层温度(℃)8.65初始储层压力(MPa)9.38水合物相平衡压力(MPa)6.06储层孔隙度(%)32.5储层有效渗透率(md)200天然气水合物饱和度(%)40地温梯度(℃/m)0.03沉积岩的比热(J/kg/℃)800水合物的比热(J/kg/℃)1600本论文在这一天然气水合物稳定带中建立一个水合物藏的概念模型,其范围为中国石油大学(华东
7、)硕士学位论文611000×1000m2,厚度为8.2m,划分为25×25×10的网格块。水合物藏以上有50m的沉积盖层,则水合物藏顶深为850m,假设水合物的孔隙度为32.5%,水合物饱和为40%,水合物藏均质,垂向和水平方向渗透率均为200md。详细参数列于表6-2,根据表中所示,将实验室条件下建立的水合物开采的模拟模型应用到此概念水合物藏中。1.5、煤层气解吸滞后效应的概念介于目前业界对煤层气解吸滞后的现象没有系统研究,便于对解吸滞后现象深入研究,由此笔者在此结合上面几章的研究结果对煤层气解吸滞后
