地大地球深部能源实验室硕士研究生顾宇航和孙嘉鑫副教授在期刊Energy上发表了题为Enhancing gas recovery from natural gas hydrate reservoirs in the eastern Nankai Trough: Deep depressurization and underburden sealing 的文章。

降压法是天然气水合物目前公认最有效的开采方式，但实际开采时的井底压力通常控制在四相点（冰、水合物、水、气）对应的压力之上。尽管当前对强降压（将开采压力降至四相点对应压力以下）开采响应行为已开展了一些实验尺度的研究，但研究结果尚未达成共识，且其在场地尺度的适用性也未得到验证。

针对上述问题，中国地质大学（武汉）地球深部能源实验室顾宇航硕士和孙嘉鑫副教授等利用相关地层资料构建了日本砂质水合物储层降压开采产能预测模型（图1），探究了强降压开发方式现场应用时的增产效果，厘清了生产早期冰形成对产气行为的影响机制。在此基础上，为避免下部自由水层对强降压工况下产气效率的影响，提出了强降压联合封堵下伏层的开采方式以进一步提高生产效率，同时定量探究了封堵率对产气行为的影响规律。上述研究可为水合物储层提产增效提供重要参考。

图1 实际储层降压开采模型示意图

主要结论如下：

（1）强降压开采方式通过在生产早期形成冰放热（图2）以及增大水合物分解驱动力来实现提产增效，井底压力越低，增产效果越明显（图3）。

图2 开采早期冰的饱和度演化云图

图3 不同井底压力对应的产气和产水速率以及累积产气和产水量

（2）生产早期冰生成的正面效应（为水合物分解提供相变潜热）大于其负面效应（阻碍传质），但形成量需得到合理控制（图4）。

图4 井周监测区域储层物性参数演化情况

（3）强降压联合封堵下伏层开采方式能够通过延缓下部水合物分解（图5）以及促进储层中的压降传递（图6）而进一步提升开采效率，且封堵率越高，提产效果越明显（图7）。

图5 不同下伏层封堵率下的水合物饱和度演化云图

图6 不同下伏层封堵率下的储层压力演化云图

图7 不同下伏层封堵率对应的产气和产水速率以及累积产气和产水量

同时，文中提出后续还需耦合地层力学响应行为和储层开采出砂等因素进一步开展深入研究！

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.energy.2022.125510