《表1 国际天然气水合物试采状况》

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《甲烷水合物降压开采与出砂试验探讨》

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天然气水合物试采始于2002年（见表1），以美国为首的五国联合Mallik计划，在加拿大麦肯齐三角洲冻土带首次进行开采试验，共计试采5天，通过注热法在冻土带含天然气水合物沉积层中产出463 m3天然气。试验结论是注热法产气效率低，简单降压技术可能更为有效，原因是Mallik富砂的含水合物沉积层具有较高的渗透性。2007年，五国再次联合开展Mallik计划，采用降压法+注热法联合开采，共连续生产12.5 h，累计产量830 m3，最终由于出砂而被迫终止。2008年，日本在Mallik2L-38井基础上加以改进，增加了一个防砂装置，采用简单的降压法，共连续生产139h，日产气量在2 000～4 000 m3，累计产气13 000 m3，但同样由于出砂原因，试采终止。2012年2月15日至4月10日美国能源部和ConocoPhilips公司、日本国家石油天然气和金属公司、挪威Bergen大学合作，运用CO2与CH4置换，结合降压法，产气2.4万m3，试采结论为CO2置换效率低，且开采CH4时存在CO2。2013年，日本在南海海槽进行海域水合物试采，采用简单降压法，连续生产6天，累计产气11.9万m3，产水1245m3，试采结论为该方法采气效率低，同样因为出砂而被迫终止。2017年5月，中国地质调查局在南海神狐海域天然气进行了首次天然气水合物试开采，连续试气点火60天，累计产气30.9万m3，平均日产气5151m3，甲烷含量最高达99.5%。综上所述，天然气水合物降压开采是目前最为理想的开采方式，而出砂问题是制约天然气水合物商业化生产的关键障碍[5]。要实现长期稳定的商业开采，必须攻克出砂问题。天然气水合物开发在钻井、完井及采气过程中含水合物地层的力学性质发生变化，可能引起地层胶结强度、孔隙度、有效应力的改变。胶结作用变弱会引起井壁稳定性变差而造成井塌，引起生产井出砂，严重时将引起海底滑坡甚至海啸等系列工程问题[6]。在天然气开发过程中，出砂问题可能更为严重[7]。本文基于室内试验模拟，通过降压法在天然气水合物开采过程中获取出砂数据，分析影响水合物地层出砂的因素，以期推动天然气水合物高效开发研究的深入，对开发的实质性进展有所裨益。