旋轉射流沖蝕天然氣水合物試驗及數值模擬研究

張逸群， 胡 蕭， 武曉亞， 李根生， 田守嶒， 趙 帥

（1.天然氣水合物國家重點實驗室中國石油大學（北京）分室，北京 102249；2.中國石油大學（北京）石油工程學院，北京 102249；3.中國石油大學（北京）安全與海洋工程學院，北京 102249）

天然氣水合物又稱“可燃冰”，是水與以甲烷為主的烴類氣體在低溫高壓條件下反應生成的固態籠型化合物[1-3]，其作為一種分布廣、規模大、埋藏淺、能效高且污染低的新能源，一直被世界各國廣泛關注[4-7]。我國南海天然氣水合物儲量豐富，但南海粉砂泥質非成巖天然氣水合物儲層穩定性較差[8-9]，天然氣水合物分解后易導致地層失穩垮塌，引發海底滑坡等地質災害，采用降壓法、注熱法、CO2置換法和化學抑制劑法等傳統方法[10-11]難以實現商業化開發。南海粉砂泥質非成巖天然氣水合物儲層埋藏淺，礦體硬度小、單軸抗壓強度低，滿足高壓水射流破碎的條件。基于此，周守為等人[12]提出了深水淺層天然氣水合物固態流化綠色開采技術，利用高壓水射流將天然氣水合物礦體破碎流化成漿體，并將漿體泵送至海面進行后續處理，具有污染小、次生災害小和不破壞下部孔隙性天然氣水合物儲層等優勢。2017年5月，我國在南海神狐海域成功實施了天然氣水合物固態流化試采作業[13]，驗證了水射流破碎水合物技術的可行性。李根生等人[14]提出了高壓水射流鉆徑向水平井+篩管完井一體化方法，具有純水力高效鉆進、超短半徑轉向、精準中靶、襯管粗護井眼和井筒精細防砂等特點。……