深海水合物生产井筒水合物二次形成规律研究

摘要

为防止水合物的二次形成并提升井筒内流动效率，建立了深海水合物储层生产过程中的温度模型，综合考虑产砂粒径、产砂量和焦耳-汤姆逊效应对水合物生产井筒中热传导的影响，模拟了深海水合物储层生产过程中适度出砂工况下的井筒温度曲线和压力曲线。考虑深水天然气水合物储层开发环境，明确地层产砂粒径、井筒尺寸、天然气产量、套管厚度、套管导热系数、流体导热系数、岩石导热系数及水合物储层埋深等因素对于井筒内水合物二次形成的影响。敏感性分析发现，水合物生产过程中，如果挡砂精度设计过小，地层产砂较小，井筒内温度降低较明显，水合物二次形成风险加剧；同时通过模拟也证明了局部加热水合物生产井筒，可以从降低水合物二次形成的角度，适度降低水合物防砂精度，减轻高精度挡砂带来的井筒流动性风险。模型计算结果现场生产案例中推荐地层产砂粒径控制在30µm以下，井筒临界厚度为0.389 m，并适当降低天然气产量从而提高井筒流通效率和降低水合物二次形成风险；浅层水合物地层开发过程中，井筒内更易发生水合物二次形成；通过计算验证安装局部加热电极可以有效降低泥线附近水合物二次形成风险。研究结果为深海水合物储层生产精细防砂与井身结构设计提供理论支撑。

关键词

深水水合物储层开发 / 适度防砂 / 焦耳-汤姆逊效应 / 温度剖面 / 压力剖面 / 水合物二次形成

基金资助

国家重点研发计划(2019YFC0312301); 国家自然科学基金地质联合基金(U2244223)