吴能友：海洋天然气水合物开采基础理论与模拟

ISBN 978-7-03-069918-3

作者：吴能友 李小森 黄 丽 等 责任编辑：焦 健 韩 鹏

天然气水合物作为一种潜力巨大的非常规化石能源，得到了世界各国的高度重视。近年来，随着中国、日本、美国、韩国、印度等国家层面天然气水合物计划的推进, 特别是中国在南海北部神狐海域、日本在其东南海域南海海槽进行的天然气水合物试采取得了巨大成功。国际上天然气水合物勘探开发研究与实践涌现了大批创新性成果，尤其是在天然气水合物开采理论、实验和数值模拟及技术方法研究方面取得了长足进步，为复杂地质和海洋环境条件下天然气水合物开发带来了曙光。

图1.3　天然气水合物的资源分类

为系统总结海洋天然气水合物开采领域的基础研究成果, 丰富海洋天然气水合物开发理论, 推动海洋天然气水合物产业化开发进程, 在高德利院士、 孙金声院士等专家的大力支持和指导下, 组织编写了本丛书——《海洋天然气水合物开采基础理论与技术丛书》。

图 2.7　天然气水合物降压开采储层出砂原理示意图

本书为丛书第一卷《海洋天然气水合物开采基础理论与模拟》，聚焦我国 2017年、 2020年海洋天然气水合物试采区域——南海北部神狐海域,梳理和总结海洋天然气水合物开采面临的科学与技术挑战, 以天然气水合物储层实际地质、地球物理、地球化学资料为基础，在地质-工程一体化理念的指导下, 通过理论分析、实验模拟和数值模拟，建立海洋天然气水合物开采基础理论与技术体系。系统开展天然气水合物开采跨尺度仿真模拟，进行开采产能潜力评价，研究开采过程中储层多物理场演化规律, 剖析地质、开采工艺和井型结构等因素对开采产能的影响，提出天然气水合物开采增产理论与技术，为我国天然气水合物勘探开发提供科学理论和技术参考。

图 2.23 含天然气水合物沉积物样品CT三维图像

本书共分为八章，具体内容如下。

第一章 绪论

主要梳理和总结海洋天然气水合物开采面临的科学技术挑战。

第二章 海洋天然气水合物开采基础理论与技术体系

从开采传热传质角度开展基础理论研究，进而引出天然气水合物开采仿真模拟与实验测试技术, 最后阐述上述理论和技术方法研究的应用出口——天然气水合物试采地质-工程一体化调控技术。

第三章 海洋天然气水合物开采仿真模拟技术

分别从多物理场演化、三维模拟、钻采一体化模拟、井筒工艺参数仿真和开采数值模拟等方面，系统阐述了天然气水合物开采仿真模拟进展。

第四章 海洋天然气水合物开采产气潜力评价

主要基于数值模拟技术，开展全球不同类型天然气水合物藏产能模

拟与对比评价。

第五章 地质因素对天然气水合物开采产能的影响

着重以我国南海神狐海域为例，分析了天然气水合物成藏类型、储层物性、地质构造等主要地质因素对产气潜力的影响。

第六章 开采工艺对天然气水合物开采产能的影响

基于实验模拟和数值模拟结果，重点讨论不同开采方法 (降压、注热、置换) 与技术工艺 (降压-注热组合、注剂等) 下，天然气水合物开采产能特征及主要影响因素。

第七章 井型结构对天然气水合物开采产能的影响

以我国南海北部天然气水合物储层地质特征为依据，获得系列实验模拟和数值模拟数据, 探讨了垂直井、水平井、多分支井等结构开采时的储层多物理场演化规律、产气产水特征及其主控因素。

第八章 海洋天然气水合物开采增产技术

围绕实现天然气水合物产业化开采目标、提高产能的需求，从增产理论和技术方面分析现状和短板，提出了未来发展方向。

《海洋天然气水合物开采基础理论与技术丛书》从海洋天然气水合物开采的基础理论和多尺度研究方法开始，进而详细阐述开采储层的宏微观传热传质机理、典型地球物理特性的多尺度表征，最后介绍海洋天然气水合物开采的工程与地质风险调控等，本丛书共六卷，其余分卷计划于2022~2023年陆续推出，敬请期待。

卷一《海洋天然气水合物开采基础理论与模拟》

卷二《海洋天然气水合物开采储层渗流基础》

卷三《海洋天然气水合物开采岩石物理模拟及应用》

卷四《海洋天然气水合物开采热电参数评价及应用》

卷五《海洋天然气水合物开采出砂管控理论与技术》

卷六《海洋天然气水合物开采力学响应与稳定性分析》

本文节选自《海洋天然气水合物开采基础理论与模拟》

本书/本文编辑：焦 健

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