[發明專利]一種海洋天然氣水合物試采儲層的穩定性評估方法

有效

• 申請號: 201710767064.8
• 申請日: 2017-08-30
• 公開（公告）號: CN107526892B
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發明（設計）人: 石要紅;張旭輝;魯曉兵;梁前勇;楊江平;習龍
• 申請（專利權）人: 廣州海洋地質調查局
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京細軟智谷知識產權代理有限責任公司 11471
• 代理人: 付登云

1.一種海洋天然氣水合物試采儲層的穩定性評估方法，其特征在于，所述穩定性評估方法包括：

對海洋天然氣水合物試采儲層進行地質調查，根據相似準則進行室內物理模擬，構建所述海洋天然氣水合物試采儲層的穩定性評估模型，以預評估所述海洋天然氣水合物試采儲層在試采過程中的穩定性；

所述地質調查包括：天然氣水合物土層數據、天然氣水合物分布、天然氣水合物土層物理力學參數和天然氣水合物原狀樣品；其中，

所述天然氣水合物土層數據包括上覆土層厚度與土性分層、儲層的厚度與土性分層和土層產狀；

所述天然氣水合物分布包括天然氣水合物飽和度、水合物類型和水合物賦存狀態；

所述天然氣水合物土層物理力學參數包括含水率、含氣量、孔隙流體壓力、土層密度、土體比重和微生物含量；

所述天然氣水合物原狀樣品包括天然氣水合物儲層原狀樣品和天然氣水合物儲層的上覆土層原狀樣品；

所述室內物理模擬包括天然氣水合物分解力學響應模擬，所述天然氣水合物分解力學響應模擬包括：

以所述天然氣水合物儲層原狀樣品為實驗材料，采用低溫高壓三軸實驗裝置對所述天然氣水合物儲層原狀樣品進行分解力學測量，獲取所述天然氣水合物儲層原狀樣品的分解力學參數，采用核磁共振儀獲取所述天然氣水合物儲層原狀樣品分解過程中水分含量與空間分布的微觀參數，制備天然氣水合物儲層重塑樣品；

采用所述低溫高壓三軸實驗裝置對所述天然氣水合物儲層重塑樣品進行分解力學測量，獲取所述天然氣水合物儲層重塑樣品的分解力學參數；

建立所述天然氣水合物儲層重塑樣品與所述天然氣水合物儲層原狀樣品之間的分解力學參數比例關系；

其中，所述分解力學參數比例關系包括：彈性模量比例關系、壓縮系數比例關系、抗剪強度比例關系、泊松比比例關系、滲透率比例關系和孔隙結構比例關系。

2.根據權利要求1所述的海洋天然氣水合物試采儲層的穩定性評估方法，其特征在于，所述室內物理模擬還包括試采模擬，所述試采模擬包括：

根據所述天然氣水合物儲層重塑樣品制備天然氣水合物儲層；

采用天然氣水合物開采模擬實驗裝置對所述天然氣水合物儲層模擬開采，模擬天然氣水合物儲層分解相變的多相傳熱傳質過程；

測量天然氣水合物試采過程中溫度、壓力、水合物飽和度、土層變形、產氣量和產水量的時空演化數據，分析土層中熱傳導、分解相變、氣液滲流和土層變形的相互作用關系，獲得天然氣水合物試采過程分解范圍的動態演化特征和物理機制。

3.根據權利要求2所述的海洋天然氣水合物試采儲層的穩定性評估方法，其特征在于，

所述穩定性評估模型還包括氣液固多相傳熱傳質模塊，所述氣液固多相傳熱傳質模塊包括：

在模擬天然氣水合物儲層分解相變的多相傳熱傳質過程中，獲取氣液固多相滲流時流體粘性系數隨儲層溫度T和剪切應變率變化的數據，構建天然氣水合物試采儲層的氣液固多相傳熱傳質公式：

其中，為初始粘性系數，T₀為初始儲層溫度，為剪切應變率。

4.根據權利要求1所述的海洋天然氣水合物試采儲層的穩定性評估方法，其特征在于，

所述室內物理模擬還包括土層與結構破壞模擬，所述土層與結構破壞模擬包括：

制備所述上覆土層原狀樣品的上覆土層重塑樣品，根據所述上覆土層重塑樣品制備所述天然氣水合物儲層的上覆土層；

所述天然氣水合物儲層以及所述天然氣水合物儲層的上覆土層形成室內試采土層，針對所述室內試采土層，采用離心機實驗裝置模擬天然氣水合物分解相變引起的流-固耦合物理過程；

觀測土層與結構的變形、破壞尺度與形貌、以及演化時間，獲得土層與結構變形和/或破壞的類型、臨界條件和動力學機制。