Диссертация (1173025), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Поэтому, метод снижениядавления гидрата природного газа непременно станет важным звеном в исследованиях будущего. Объединение метода снижения давления и метода нагрева- это комбинированная разработка, заслуживающая более глубоких исследований. В 2017 году в морской зоне Южно-Китайского моря Шэньху, китайские исследователи при пробной разработке газовых гидратов, использовали«Метод извлечения пластового флюида», в котором помимо достижения целипо извлечению пластового флюида путем понижения давления, с целью дополнения количества теплоты, необходимого для разложения гидрата, была33реализована задача передачи дополнительной теплоты с помощью подвода вфлюида с относительно отдаленного пласта и с более высокой температурой.Это привело к эффекту комбинированной разработки методами снижения давления и нагрева.
Можно ожидать, что с развитием «тепловых» технологий, таких как: электромагнитные нагревы, микроволновые нагревы, комбинированный метод снижения давления и нагревания будет иметь широкие перспективы в дальнейшем применении.Метод разработки при псевдоожижении твердого состояния глубоководной газогидратной залежи без диагенеза является новым методом добычи.Данный метод отличается от предыдущих традиционных методов добычи газаиз газогидратов, предоставляя новые идеи для разработки газогидратов поскольку подводные залежи газогидрата без диагенеза имеют огромные запасы.В будущем метод разработки с использованием технологии псевдоожижениитвердого состояния глубоководной газогидратной залежи без диагенеза будетключевым направлением исследований.
Однако его развитие потребует значительных, инвестиций в человеческие и материальные ресурсы.1.3. Анализ российских и зарубежных исследований по интерпретации результатов многофазных течений при разработке морских газогидратных месторожденийВне зависимости от выбранного метода, разработка глубоководных газогидратов сопровождается процессом фазового превращения газогидрата [20].Это является важной причиной появления еще большей проблемы, с которойсталкиваются при разработке газогидрата, в отличие от освоения прочихнефтяных ресурсов. Процесс фазового превращения приводит к распаду газогидрата на газ и жидкость, что ослабляет межзерновую цементацию пласта иснижает его несущую способность[21]. Наряду с распадом в порах образуютсягаз и вода, из-за чего снижается эффективное напряжение пласта. Эти факторывызывают достаточно большое оседание слоя породы, содержащего газогидраты, и, более того, нарушается целостность ствола скважины.
Общей крупнойпроблемой для нескольких случаев опытной добычи газогидратов в международных масштабах является проблема выноса песка, что в итоге приводит кзавершению опытной добычи в короткие сроки и невозможности реализацииразработки с долгосрочной стабилизацией.Проблема целостности ствола скважины и выноса песка является ключевым фактором, ограничивающим безопасность и экономичность разработки34глубоководного газогидрата, и по существу выражается в проблеме устойчивости пласта, содержащей газогидрат, и эксплуатационной скважины.
Поэтому требуется проведение полномасштабного анализа особенностей фазового превращения газового гидрата, содержащегося в пласте, и эксплуатационной скважины, чтобы в полной мере освоить внутренний механизм уменьшения механической прочности пласта под воздействием температуры, фильтрации сред, деформации и множественных физических процессов для обеспечения целостности ствола скважины в ходе всей разработки.Исследование проблемы особенностей фазового превращения граничнойповерхности глубоководной породы газогидрата в пластовых условиях и эксплуатационной газогидратной скважины имеет сложный характер и затрагивает такие сферы, как физическая химия, теория теплообмена, механика проникновения жидкостей и прочие смежные дисциплины. Этот вопрос имеет триосновные аспекта. В первую очередь, процесс распада газогидрата – это эндотермический процесс, который вызывает изменение пластовой температуры.Вместе с тем, в процессе фазового превращения твердый газогидрат преобразуется в газожидкостный двухфазный поток, который продвигаясь по пласту,деформирует залежь.
Кроме этого, как правило, возникает серьезный вопросвыноса песка из пласта, а избыточный вынос песка может не только блокировать проницаемые каналы, но и привести к еще большему оседанию залежи.Эти вопросы по существу сводятся к проблеме взаимодействия «теплопередача – подземная циркуляция – деформация».Во-вторых, в процессе разработки гидрата с выносом песка, внутриствола скважины есть нестабильный трехфазный (твердое состояние – жидкое– газообразное) поток; многофазная жидкость, с одной стороны, влияет на температурное поле и поле давления внутри ствола скважины. При определенныхзначениях температуры и давления может произойти вторичное формирование газогидрата внутри ствола скважины. С другой стороны, ситуация с переносом песка в мультифазном потоке очень сложна, и в настоящее время имеется очень мало сведений о механизме переноса песка, поэтому необходимоисследовать поведение многофазной жидкости в стволе скважины и ее призабоной зоне (рис.15).
В итоге процессы при возникающие в разрабатываемойскважине могут ослабить гидратосодержащий пласт и привести к еще большим разрушениям, поэтому необходимо провести анализ целостности стволаскважины в условиях помех для разработки. Далее приводится комплексныйанализ исследований каждого из трех аспектов.35Рис.15. Схема процесса добычи газ из газогидратовМеханизм взаимодействия пласта и эксплуатационной скважины в условиях фазового превращения газогидратаОсвоение ресурсов газогидрата затрагивает множество физических процессов, таких как теплопередача, фильтрация жидкостей и пластовая деформация, а также взаимодействие между этими процессами.
В процессе разработки газогидрата попадание стороннего потока и теплопоглощение при распаде газогидрата может вызвать изменение температурного поля пласта. Из-зафазового превращения газогидрата твердый газогидрат распадается на природный газ и воду, которые фильтруются внутри пласта, формируя двухфазное газожидкостное подземное течение. Подземные газожидкостные потокиприводят к изменениям эффективного напряжения пласта, а недостаточнотвердый каркас газогидрата и вынос песка из пласта одновременно вызываютдеформацию слоя породы с газогидратом, вплоть до ее разрушения. Для анализа особенностей фазового превращения газогидрата внутри пород и эксплуатационной скважины необходимо точно знать температуру пласта и эксплуатационной скважины в процессе распада газогидрата, получить сведения оподземной фильтрации газа и воды, механизме взаимодействия полей деформации, а также создать модель взаимодействия множественных полей в условиях фазового превращения. Характеристика теплопередачи пласта, содержащего газогидрат, определяется теплопередачей каждого из составных компонентов, т.е.
минеральных частиц грунтовых масс и наполнителя (газа,36жидкости, газогидрат), поэтому характеристика теплопередачи зависит от таких факторов, как пористость, насыщенность газогидратов и другие.Основные вопросы на данном этапе:(1) В отличие от многофазной жидкости в круглых трубах, исследованиямдвижения многофазной жидкости в затрубном пространстве еще не уделяется достаточно внимания. С конца 70-х – начала 80-х гг. лишь несколькими учеными были проведены некоторые исследования. С точкизрения исследований, проводимых в настоящее время, тип двухфазногопотока «газ – вода» (или нефть) достаточно схож с типом потока в круглых трубах, однако имеются существенные различия.(2) Из-за сложности многофазного потока в затрубном пространстве большая часть исследований изменений потока многофазной жидкости всреде сосредоточена на изучении интегральных изменений потока, авнутренние(локальные) изменения исследовались мало. Между тем, неустойчивость пористой среды оказывает значительное влияние механизмы изменения состояния многофазной жидкости в затрубном пространстве.
Однако информация о прикладных и теоретических исследованиях механизмов поведения многофазной жидкости в затрубногопространства встречаются редко.(3) Результаты исследований ученых в прошлом большей частью были получены при нормальном давлении, а давление в стволах скважин в процессе бурения на морских месторождениях зачастую сравнительно высокое. Давление может непосредственно воздействовать на все характеристические параметры потока и, более того, оказать влияние на изменение многофазной жидкости. Поэтому необходимо провести глубокие исследования механизмов изменения типа потока при определенном давлении в стволе скважины.(4) Газ, полученный в ходе распада при фазовом превращении газогидрата,может создать помехи потоку многофазной жидкости в затрубном пространстве. Следует принять во внимание исследования механизмов превращения многофазного потока в затрубном пространстве.
На настоящий момент все еще нет соответствующих сведений об этом. В процессебурения глубоких нефтяных и газовых скважин, нужно учитывать влияние создания и распада газогидрата в затрубном пространстве стволаскважины; эти процессы еще больше усложняют механизм и структурупотока многофазной жидкости, что приводит к невозможности37удовлетворения существующих на данный момент требований инженерных расчетов модели мультифазного потока.Физические процессы многофазного течения в стволе скважины при фазовом переходеВ процессе разработки газогидратов при их фазовом превращении на гази воду внутри пласта, трехфазный поток вместе с твердыми частицами газогидратов попадает в ствол скважины, где формируется трехфазный многокомпонентный (трехфазный: газ, жидкость, твердые тела; многокомпонентный:метан (природный газ), вода, твердые частицы гидрата природного газа, частицы породы) поток.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
