储层稳定性是天然气水合物(以下简称水合物)开采所面临的关键问题之一,也是确保水合物安全高效开采的前提,目前相关的研究较少.为了分析降压法开采南海神狐海域水合物过程中储层的稳定性,根据该海域水合物的钻探资料,建立三维水合物降压开采地质模型,采用非结构网格对模型进行离散;在综合考虑水合物开采过程中的传热传质过程和沉积物变形过程的基础上,建立了热—流—固—化四场耦合的数学模型;基于非结构网格技术,采用有限单元方法对模型求解,获得水合物降压开采条件下的储层孔隙压力、温度、水合物饱和度和应力的时空演化特征,进而分析研究了该海域水合物降压开采过程中储层沉降、应力分布和稳定性.结果表明:①储层渗透率越大、井底降压幅度越大,沉降量越大,沉降速度越快;②开采过程中储层孔隙压力减小会导致有效应力增加,且近井处剪应力增加较明显,易发生剪切破坏;③储层有效应力的增加导致了储层沉降,沉降主要发生在开采的早期,开采60d,储层最大沉降为32mm,海底面最大沉降为14mm.结论认为,南海神狐海域水合物储层渗透率低,储层压力降低的影响范围有限,在60d的开采时间内,储层不会发生剪切破坏.
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