吳能友：海洋天然氣水合物開採基礎理論與模擬

ISBN 978-7-03-069918-3

作者：吳能友 李小森 黃 麗 等 責任編輯：焦 健 韓 鵬

天然氣水合物作爲一種潛力巨大的非常規化石能源，得到了世界各國的高度重視。近年來，隨着中國、日本、美國、韓國、印度等國家層面天然氣水合物計劃的推進, 特別是中國在南海北部神狐海域、日本在其東南海域南海海槽進行的天然氣水合物試採取得了巨大成功。國際上天然氣水合物勘探開發研究與實踐涌現了大批創新性成果，尤其是在天然氣水合物開採理論、實驗和數值模擬及技術方法研究方面取得了長足進步，爲複雜地質和海洋環境條件下天然氣水合物開發帶來了曙光。

圖1.3　天然氣水合物的資源分類

爲系統總結海洋天然氣水合物開採領域的基礎研究成果, 豐富海洋天然氣水合物開發理論, 推動海洋天然氣水合物產業化開發進程, 在高德利院士、 孫金聲院士等專家的大力支持和指導下, 組織編寫了本叢書——《海洋天然氣水合物開採基礎理論與技術叢書》。

圖 2.7　天然氣水合物降壓開採儲層出砂原理示意圖

本書爲叢書第一卷《海洋天然氣水合物開採基礎理論與模擬》，聚焦我國 2017年、 2020年海洋天然氣水合物試採區域——南海北部神狐海域,梳理和總結海洋天然氣水合物開採面臨的科學與技術挑戰, 以天然氣水合物儲層實際地質、地球物理、地球化學資料爲基礎，在地質-工程一體化理念的指導下, 通過理論分析、實驗模擬和數值模擬，建立海洋天然氣水合物開採基礎理論與技術體系。系統開展天然氣水合物開採跨尺度仿真模擬，進行開採產能潛力評價，研究開採過程中儲層多物理場演化規律, 剖析地質、開採工藝和井型結構等因素對開採產能的影響，提出天然氣水合物開採增產理論與技術，爲我國天然氣水合物勘探開發提供科學理論和技術參考。

圖 2.23 含天然氣水合物沉積物樣品CT三維圖像

本書共分爲八章，具體內容如下。

第一章 緒論

主要梳理和總結海洋天然氣水合物開採面臨的科學技術挑戰。

第二章 海洋天然氣水合物開採基礎理論與技術體系

從開採傳熱傳質角度開展基礎理論研究，進而引出天然氣水合物開採仿真模擬與實驗測試技術, 最後闡述上述理論和技術方法研究的應用出口——天然氣水合物試采地質-工程一體化調控技術。

第三章 海洋天然氣水合物開採仿真模擬技術

分別從多物理場演化、三維模擬、鑽採一體化模擬、井筒工藝參數仿真和開採數值模擬等方面，系統闡述了天然氣水合物開採仿真模擬進展。

第四章 海洋天然氣水合物開採產氣潛力評價

主要基於數值模擬技術，開展全球不同類型天然氣水合物藏產能模

擬與對比評價。

第五章 地質因素對天然氣水合物開採產能的影響

着重以我國南海神狐海域爲例，分析了天然氣水合物成藏類型、儲層物性、地質構造等主要地質因素對產氣潛力的影響。

第六章 開採工藝對天然氣水合物開採產能的影響

基於實驗模擬和數值模擬結果，重點討論不同開採方法 (降壓、注熱、置換) 與技術工藝 (降壓-注熱組合、注劑等) 下，天然氣水合物開採產能特徵及主要影響因素。

第七章 井型結構對天然氣水合物開採產能的影響

以我國南海北部天然氣水合物儲層地質特徵爲依據，獲得系列實驗模擬和數值模擬數據, 探討了垂直井、水平井、多分支井等結構開採時的儲層多物理場演化規律、產氣產水特徵及其主控因素。

第八章 海洋天然氣水合物開採增產技術

圍繞實現天然氣水合物產業化開採目標、提高產能的需求，從增產理論和技術方面分析現狀和短板，提出了未來發展方向。

《海洋天然氣水合物開採基礎理論與技術叢書》從海洋天然氣水合物開採的基礎理論和多尺度研究方法開始，進而詳細闡述開採儲層的宏微觀傳熱傳質機理、典型地球物理特性的多尺度表徵，最後介紹海洋天然氣水合物開採的工程與地質風險調控等，本叢書共六卷，其餘分卷計劃於2022~2023年陸續推出，敬請期待。

卷一《海洋天然氣水合物開採基礎理論與模擬》

卷二《海洋天然氣水合物開採儲層滲流基礎》

卷三《海洋天然氣水合物開採岩石物理模擬及應用》

卷四《海洋天然氣水合物開採熱電參數評價及應用》

卷五《海洋天然氣水合物開採出砂管控理論與技術》

卷六《海洋天然氣水合物開採力學響應與穩定性分析》

本文節選自《海洋天然氣水合物開採基礎理論與模擬》

本書/本文編輯：焦 健

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