水合物分解诱导效应与有效应力效应耦合作用下的海域泥质粉砂型储层渗透率变化预测

作者：姚艳斌; 雷欣; 罗万静; 陆程

来源：长江大学学报(自然科学版), 2023, 20(05): 21-33.

DOI：10.16772/j.cnki.1673-1409.20230615.001

• 天然气水合物
• 降压开采
• 南海神狐海域
• 泥质粉砂沉积物
• 渗透率与饱和度
• 有效应力

天然气水合物的开发利用对于缓解我国能源安全危机、优化能源结构、助力“碳达峰碳中和”目标的实现具有重要意义。我国南海神狐海域水合物资源量巨大，但该区水合物储层为典型的泥质粉砂型细粒沉积，具有储层原始渗透率低、渗透率受扰动变化大的特点，给该类储层水合物开发带来诸多挑战。为了解决泥质粉砂型水合物储层降压开采过程中渗透率变化预测难题，在分析总结南海神狐海域水合物储层样品颗粒、孔隙结构及孔隙流动性等微观特征的基础上，制作了模拟储层条件的人造岩心样品，开展了岩心尺度的水合物分解诱导渗透率动态变化模拟实验，揭示了水合物分解(正)效应和有效应力增高(负)效应对水合物储层气体渗透率变化的影响机理，推导了同时考虑两种效应耦合的渗透率预测模型。研究结果表明，推导的考虑两种效应耦合的渗透率模型比常规仅考虑水合物分解效应的模型更加可靠，且对于泥质粉砂细粒水合物储层具有较好的适用性。将该模型应用于南海神狐海域水合物储层，提出了水合物降压开采过程中的“三段、两压”控制理论：(1)水合物储层降压开采全生命周期中储层气体表观渗透率呈“降低-升高-降低”变化过程，“反弹”点发生在“分解压力”附近；(2)当储层压力高于“分解压力”时，储层渗透率变化主要受有效应力影响，当储层压力低于“分解压力”之后，分解效应的影响大于有效应力效应；(3)根据“分解压力”和“衰竭压力”两个关键压力点，提出了针对3个阶段不同的水合物降压排采措施。研究成果有望为下步南海神狐海域水合物开采降压策略的制定提供一定的理论依据与方法借鉴。

• 单位
  中国地质大学（北京）; 中国地质调查局油气资源调查中心