采空区对CO2置换开采海域天然气水合物置换效果影响的实验研究
投稿时间：2021-10-14  修订日期：2022-01-08  点此下载全文
引用本文：李子涵,潘栋彬,陈晨,等.采空区对CO2置换开采海域天然气水合物置换效果影响的实验研究[J].钻探工程,2022,49(1):88-95.
LI Zihan,PAN Dongbin,CHEN Chen,et al. Influence of mined-out areas on the replacement performance of marine gas hydrate CO2 replacement mining[J]. Drilling Engineering, 2022,49(1):88-95.
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作者单位E-mail
李子涵* 吉林大学建设工程学院，吉林 长春130026
自然资源部复杂条件钻采技术重点实验室，吉林 长春 130026 		lzh19@mails.jlu.edu.cn 
潘栋彬 江西理工大学资源与环境工程学院，江西 赣州 341000  
陈晨* 吉林大学建设工程学院，吉林 长春130026
自然资源部复杂条件钻采技术重点实验室，吉林 长春 130026 		chenchen@jlu.edu.cn 
钟秀平 吉林大学建设工程学院，吉林 长春130026
自然资源部复杂条件钻采技术重点实验室，吉林 长春 130026 		 
聂帅帅 吉林大学建设工程学院，吉林 长春130026
自然资源部复杂条件钻采技术重点实验室，吉林 长春 130026 		 
马英瑞 吉林大学建设工程学院，吉林 长春130026
自然资源部复杂条件钻采技术重点实验室，吉林 长春 130026 		 
孟奕龙 吉林大学建设工程学院，吉林 长春130026
自然资源部复杂条件钻采技术重点实验室，吉林 长春 130026 		 
基金项目:国家自然科学基金项目“高压低温水射流作用下海底天然气水合物储层破岩过程与机理研究”（编号：41672361）；吉林省科技厅国际合作项目“海洋天然气水合物置换开采关键技术研究”（编号：20170414044GH）
中文摘要:为揭示固体开采形成的采空区对CO2置换开采天然气水合物置换效果的影响，开展了含采空区储层与完整储层的CO2/N2置换开采不同天然气水合物饱和度对比实验研究。结果表明：对于水合物饱和度分别为30%和45%的试样，含采空区储层较完整储层的CH4置换率分别提高了5.5%和9%，单位体积CO2封存量分别提高了26.5%和39.8%。采空区的存在提高了置换介质与天然气水合物的摩尔比率，从而提供了更高的置换驱动力；且在较高水合物饱和度试样中采空区还会提高置换介质的扩散作用，导致含采空区储层的置换效果好于完整储层。因此，在固体开采后进一步进行CO2置换开采，可以提高置换开采效率，同时有助于碳封存与地层稳定，是一种潜在的海域天然气水合物安全、绿色开采模式。
中文关键词:海域天然气水合物  采空区  CH4置换率  CO2封存
 
Influence of mined-out areas on the replacement performance of marine gas hydrate CO2 replacement mining
Abstract:In order to reveal the influence of mined-out areas formed by solid mining on replacement performance of gas hydrate CO2 replacement mining， the comparative experimental study on CO2/N2 replacement mining of different gas hydrate saturations in mined-out area reservoirs and intact reservoirs was carried out. The results show that for the samples each with hydrate saturation of 30% and 45%， the CH4 replacement rate of the mined-out area-reservoir is 5.5% and 9% higher than that of the intact reservoir， and the CO2 storage per unit volume is increased by 26.5% and 39.8%， respectively. The existence of mined-out areas increases the molar ratio of the replacement medium to gas hydrate， thus providing a higher replacement driving force. Moreover， in the samples with high hydrate saturation， the mined-out area will also improve the diffusion of the replacement medium， resulting in the greater replacement effect of the reservoir containing mined-out area over the intact reservoir. Therefore， CO2 replacement mining after solid mining can improve replacement mining efficiency， and contribute to carbon sequestration and formation stability. It is a potential safe and green mining mode for marine hydrate.
keywords:marine gas hydrate  mined-out area  CH4 replacement rate  CO2 storage
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