热吞吐法开采天然气水合物技术试验研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com学兔兔www.xuetutu.com第37卷第9+10期李淑霞等：热吞吐法开采天然气水合物技术试验研究·51·的所有数据如温度、压力、产气量由计算机自动地采集存储。1．2试验材料试验中用到的干砂为普通石英砂(粒径180～600／~m)。二维平板模型经填砂后的孔隙度35．09。试验用水为配制盐水，质量分数2．0(其中NaC1质量分数大于等于99．5％，蒸馏水自制)。试验所用甲烷气质量分数99．9。1．3试验步骤1)注水通过注水阀门以15mI／min速度向模型中注人质量分数为2．0的盐水，直到出口产水速度与注水速度相等，认为模型内已完全饱和盐水。2)气驱水将

2、模型入口由注水口换接到注气口，通过高压甲烷气瓶向模型内注入高纯度CH，驱出一定体积盐水后停止注气并关闭出口阀门，再注入98ICH气体后停止注气。3)降温合成将恒温箱温度设置为l℃，进行等容降温合成。当模型内压力降低到3MPa左右，且长时间不再变化时，认为水合物合成完成。4)注热分解控制出口回压阀压力与模型内压力相同，进行注热分解试验，产气、产水数据分别由气体流量计和电子天平测量。注热分解过程中，注水温度(90℃)，注水速率(15mI／min)、累计注水体积保持不变，即注入的总热量相同。通过大量调研，在掌握水合物注热开采技术现状的基础上，进行室内NGH藏热吞吐开采试验，分析不同吞吐周期和焖井

3、时间对注热开采效果的影响，从而为实际NGH藏注热开采提供指导。因此，试验内容有：试验1——一不同吞吐周期对NGH藏注热开采的影响(总注热量相同，周期数不同，焖井时间相同)；试验2——不同焖井时间对NGH藏注热开采的影响(总注热量相同，周期数相同，焖井时间不同)。2试验结果与分析表1试验1试验参数设定2．1试验1：吞吐周期对NGIt藏注热开采效果的影响试验参数见表1。在NGH藏开采过程中，体现开采动态的重要评价指标是产气变化。绘制出不同吞吐周期下累计气体流量曲线(图2)。以吞吐周期数为5d的试验为例，可以看出，热吞吐法开采NGH藏的、过程分为3个阶段，图中OA段为自誊由气的产出阶段，AB段为

4、注热进行热吞吐的阶段，BC段为试验最后的降压产气阶段。吞吐周期数为10d也具有同样规律。从整体上分析，吞吐周期数为5d的试验比周期数为10d的试验在开采阶段产生的气体总量要多。可以说明，图2不同吞吐周期下累计气体流量随时间的变化曲线一次注入较多的热量可以将近井处的水合物完全分解并将热量传递到远井；而少量多次的注入则重复加热近井地带，造成热量浪费。因此，适当减少吞吐周期，增大每次注入量更有利于水合物的吸热分解过程。但在注入量较大时，井下压力也会增大，引起注入压力升高。在周期数为5d的试验中，每一次吞吐周期的曲线都有较为典型的阶梯式上升的形态。整个热吞吐学兔兔www.xuetutu.com·5

5、2·石油天然气工程2015年lO月阶段结束后，吞吐周期数为5d的试验所产出的气体采收率(37)明显多于周期数为1Od的气体采收率(21)。2．2试验2：焖井时间对NGH藏表2试验2试验参数设定注热开采效果的影响试验参数见表2。在不同焖井时问条件下，累计产气量随着时间的变化如图3所示。可以看出，不同焖井时间下N(H藏开采也分为3个很明显的阶段，与不同吞吐周期下开采规律相同。在焖井时间为15min的测试中，首个吞吐周期的珀产气量很高，且占了整个热吞吐∞阶蚰踮．}L印如∞如加m0造段总产气量的50。后4个周期的累计产气量曲线缓慢抬升；在焖蝶井时间为3min的测试中，每个吞吐周期的产气量都相近，曲

6、线呈稳步阶梯抬升状。由于注热量相同，热吞吐阶段2组测试的累计产气量图3不同焖井时间下累计气体流量曲线约为37I，但焖井时间为15min测试所用的时间更长。因此在相同注热量的条件下，适当延长焖井时间可以增加产气速率，因为注入的热量能够更多的传递到模型边界，弥补了边界处的热损失。但在进行了几个吞吐周期后，延长焖井时间作用不大，反而在达到相同产气量时所用的时间更长。3结论1)通过对NGH藏进行不同吞吐周期开采试验分析发现：在相同注热量的情况下，减少注热周期数，增大单次注热时问可以扩大热量传播范围、提高水合物分解率和能量效率，但是会受到井下压力过大的限制。2)通过对NGH藏进行不同焖井时间开采试验

7、分析发现：在相同注热量的情况下的开发初期，适当增大焖井时间可以增大热量波及的范围，增加产气速率，但在开采后期，延长焖井时间的作用并不大，反而需要更长的时间。[参考文献][1]SloanED．Clathratehydraleofnaturalgases[M]．NewYork：MarcelDekker，Inc．】998．Ee]雷怀彦，王先彬，房玄，等．天然气水合物研究现状与未来挑战EJ]．沉积学报，1999，17(3)：49