天然气水合物非成岩出砂储层砂流数值模拟

万庭辉，张可倪，李占钊，王静丽，于彦江

(1.中国地质调查局广州海洋地质调查局，广州 510760；2.东北石油大学石油工程学院，大庆 163318；3.暨南大学地下水与地球科学研究院，广州 510632)

天然气水合物分布广、埋藏浅、清洁无污染、储量巨大，被视为油气领域最具潜力的清洁能源。苏联、加拿大、美国、日本、中国等国家已先后在冻土层或海域成功进行了天然气水合物试验性开采。2017年5月18日，由中国地质调查局组织实施的南海北部神狐海域水合物试采成功，实现了持续产气60 d和产气总量超过30万m3的世界纪录。2020年3月，由中国地质调查局组织实施的中国海域天然气水合物第二轮试采取得成功，并超额完成目标任务。本轮试采1个月产气总量86.14万m3、日均产气量2.87万m3，是第一轮60 d产气总量的2.8倍。攻克了深海浅软地层水平井钻采核心技术，实现了从探索性试采向试验性试采的重大跨越[1-12]。

天然水合物开采过程中，水合物相变引起的储层应力行为的改变，可能会导致一系列地质风险问题，如井壁失稳、井眼出砂、地层垮塌以及海床滑坡等。苏联麦索亚哈陆域水合物田(1967年)[13-14]、加拿大麦肯齐陆域水合物试采(2007年和2008年)[15-17]、阿拉斯加北坡陆域水合物试采(2008年和2012年)[17-20]和日本南海海槽海域水合物试采(2013年和2017年)[18-20]，这些试采工程均以降压开采为主，大部分地区的开采过程中均有不同程度的出砂情况[20-22]；尤其是2013年和2017年日本南海海槽进行的两次海域天然气水合物试采均因井筒大量出砂而被迫中止，这表明出砂问题严重影响天然气水合物开采过程中的安全和效率，全面了解“砂”的行为，以期实现有效控砂，是水合物安全高效、长期可控开采的关键。……