天然氣水合物儲層超聲霧化防砂排水采氣實驗研究

羅 強，劉志輝，寧伏龍*，2，竇曉峰，劉志超，2

（1.中國地質大學（武漢）工程學院，湖北 武漢 430074；2.科技部地球深部鉆探與深地資源開發國際聯合研究中心，湖北 武漢 430074）

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天然氣水合物是由小分子天然氣和水在特定溫度壓力條件下形成的一種固體非化學計量的化合物［1-2］，天然氣水合物具有分布范圍廣、清潔低碳、資源量大的特點，是一種潛在的戰略能源［3-6］。21 世紀初，在世界范圍內開展了多次天然氣水合物試采［7-8］，其中海域作為天然氣水合物賦存最廣泛的區域，先后有日本、中國開展了試采［9］。2017 年在南海神狐海域實施了連續產氣60 d 的我國首次天然氣水合物試采工程，采氣30.9 萬m3，平均日產氣5151m3，測試期間最高日產量達3.5 萬m3［10］。同年11月，天然氣水合物被列為我國第173 個礦種。隨后我國于2020 年在該海域利用水平井技術進行了第二輪天然氣水合物試采，連續產氣30 d，總產氣量86.14 萬m3，日均產氣2.87萬m3，是首次試采日均產氣量的5.57 倍，大大提高了日產氣量和產氣總量［11］。

然而，上述試采產氣量離商業開采還有一段不小距離。究其原因，主要是相比于常規油氣儲層，天然氣水合物儲層具有淺埋藏、弱固結、低滲透、高泥質、非均質等特點［3，12-13］，易造成鉆采過程中井壁和儲層失穩、產量低、出砂等工程問題［9，13-15］。其中出砂是制約水合物安全高效開采的“瓶頸”之一［14，16］。現有的天然氣水合物儲層防砂措施主要來源于常規石油開采中常用的防砂方法［17］，例如礫石充填防砂、篩管防砂等。我國典型的水合物儲層泥質含量高達25%以上，且以中值粒徑達10～15 μm 的泥質細粉砂為主［18］。……