[发明专利]一种天然气水合物产水出砂定量化预测方法

说明书

本发明公开了一种天然气水合物产水出砂定量化预测方法，以解决现有在天然气水合物降压开采过程中，无法定量化的预测天然气水合物储层的产水出砂量的问题；本发明通过多组实验的手段，模拟地层物性参数基础上，进行不同降压制度下的水合物分解，并收集产水出砂数据，最终建立不同生产制度下的产水出砂数据云图，通过云图，可快速查阅某种开采制度下的产水出砂定量指标，并通过一定的换算关系，得到真实生产井中的产水出砂数据，从而合理的指导生产参数的制定。利用本发明提供的技术路线，可应用在油气领域，如砂层、泥砂互层的油气田，建立产水出砂定量化预测模型及图版，实现发明技术的推广应用。

技术领域

本发明涉及海洋天然气水合物资源开发工程技术领域，具体涉及一种天然气水合物产水出砂定量化预测方法。

背景技术

天然气水合物作为一种新型战略资源，因其巨大的储量而备受关注。开采天然气水合物的主要思路是通过降压、加热、气体置换、注入抑制剂等方法打破其原有的相平衡状态，使其分解为水和甲烷气并对产生的气体进行抽取回收。在流体抽取过程中，受其拖曳作用影响，沉积物颗粒可能发生脱落和运移，即出现出砂现象。这一方面可能造成地层亏空、井壁失稳等问题；另一方面，流体中携带的固体颗粒会对电潜泵、井筒等开采装置造成磨损及堵塞，影响水合物开采的持续进行。天然气水合物储层由于埋深浅、胶结程度差，更易出现出砂问题。

出砂问题已经成为限制水合物长期安全高效开采的重要因素。目前，对出砂机理，出砂现象的研究较多，水合物开采将伴随严重的出砂过程已成为业内共识，且不同开采周期的出砂现象也相异，一般认为开采初期出砂严重但周期短。开采中期，降压幅度减小或定呀，出砂速率逐渐降低，出砂粒径逐渐变小，但也面临产砂问题。开采后期因地层应力变化，可能不出砂或严重出砂等等；另一方面，现有的出砂预测模拟软件，一般服务于常规油气，已开发的针对水合物预测模型与方法常基于国外水合物储层产水产砂数据，进行适应性优化后，应用于我国海域天然气水合物出砂预测，但其结果的可靠性有待进一步研究与验证。总体上，关于天然气水合物出砂机理与现象的研究均偏向定性分析，无法获得定量的出砂预测结果，在实际生产中，定性判断往往难以有效支撑施工指令发出，而需要定量的数据判断，来优化生产参数。

调研发现：①现有的天然气水合物出砂研究，偏重于出砂机理、出砂规律等研究，一般从力场-热场-流场等多场领域阐述，给出较为定性的出砂判断。忽略了出砂的绝对量对于长期生产的重要指导意义，无法满足实际生产过程中对施工参数的准确指导需求。如专利文献CN114091224A公开了一种预测海域天然气水合物储层出砂范围和程度的方法，该方法主要依赖于海域水合物储层弱胶结或未胶结的特点，通过储层流体侵蚀准则确定砂粒启动临界流速，又基于天然气水合物藏开采数值模拟方法，考虑了天然气水合物相平衡、天然气水合物分解动力学和孔隙体积变化，创新性地融合了微观砂粒启动研究与宏观大尺度水合物开发数值模拟研究，从而确定了大尺度天然气水合物储层出砂范围和程度，虽做到了定量分析储层出砂范围动态和储层含砂浓度变化，但该专利仅对出砂范围进行定量化分析，无法实现对产水出砂的质量、体积的等相关参数的实时预测，仍属于对出砂范围定性判断的范畴，在实际生产中，对于指导施工参数的实时修改的支撑能力有限。②出砂预测方法与预测软件，一般沿用常规油气的软件优化而来，将水合物出砂分为连续介质和非连续介质等，近年来，离散元模拟方法(如PFC3D)逐渐得到大家的认可，但数值模拟结果缺乏实验结果和现场试采结果的验证。

在天然气水合物降压开采过程中，如果不能定量化的预测天然气水合物储层的产水出砂量，就无法有效的指导调节井内泵组、地面油嘴等的控制参数。一旦生产参数与地层的演化特性不匹配，轻则造成地层-井筒生产通道被堵塞，产气量降低。重则导致地层沉降、井筒工具损坏甚至停产。

发明内容

为了解决上述背景技术所存在的至少一种技术问题，本发明提供一种天然气水合物产水出砂定量化预测方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种天然气水合物产水出砂定量化预测方法，所述方法包括：