深水气井天然气水合物防治理论与技术研究

目录
序
前言
第1章 深水油气开发水合物风险概述 1
1.1 水合物风险工程背景 1
1.2 深水钻井井控期间水合物风险 2
1.3 深水气井测试期间水合物风险 3
1.4 深水油气生产期间水合物风险 3
1.5 水合物风险预防措施 4
参考文献 4
第2章 天然气水合物的生成与分解 7
2.1 天然气水合物结构 7
2.2 天然气水合物的生成 10
2.2.1 天然气水合物生成相平衡条件 10
2.2.2 水合物生成动力学 14
2.2.3 含自由水气相中水合物生成及速率 17
2.2.4 无自由水气相中水合物生成及速率 19
2.3 天然气水合物的分解 26
2.3.1 冰点以上水合物分解 27
2.3.2 冰点以下水合物分解 28
2.4 运动气泡水合物生成与分解 30
2.4.1 运动气泡传质模型 30
2.4.2 相间传质速率 33
2.4.3 运动气泡水合物生成与分解算例 34
参考文献 35
第3章 深水气井天然气水合物生成区域预测方法 39
3.1 水合物行为与多相流动特性的相互耦合关系 39
3.2 环雾流条件下深水井筒/管线温压场模型 41
3.2.1 多相流动模型建立 41
3.2.2 模型求解 46
3.2.3 模型验证 47
3.3 饱和气单相流动条件下井筒/管线温压场预测模型 48
3.3.1 温度场模型 48
3.3.2 压力场模型 49
3.4 井筒/管线天然气水合物相平衡的影响因素 50
3.5 深水气井天然气水合物生成区域预测方法及影响因素 54
3.5.1 不同工况下水合物生成区域预测方法 54
3.5.2 钻井期间水合物生成区域的影响因素 55
3.5.3 井控期间水合物生成区域的影响因素 57
3.5.4 测试期间水合物生成区域的影响因素 59
参考文献 62
第4章 天然气水合物相变对深水井筒多相流动的影响 65
4.1 天然气水合物相变对钻井液流变性的影响规律 65
4.1.1 实验设备介绍 65
4.1.2 考虑水合物生成的钻井液流变模型 66
4.1.3 水合物生成积分常数的确定方法 68
4.2 天然气水合物相变对深水钻井多相流动的影响规律 73
4.2.1 深水钻井环空多相流模型 73
4.2.2 水合物相变对气泡运移的影响 77
4.2.3 无抑制剂情况下水合物相变对井筒多相流动的影响 79
4.2.4 含抑制剂情况下水合物相变对井筒多相流动的影响 82
参考文献 83
第5章 深水气井天然气水合物沉积堵塞机理与预测方法 86
5.1 水合物颗粒间相互作用 87
5.1.1 水合物颗粒间作用力 88
5.1.2 颗粒-液滴-颗粒微观作用力 92
5.1.3 考虑液桥固化的颗粒-液滴-颗粒作用力 95
5.2 气液固三相流动条件下水合物沉积堵塞模型 99
5.2.1 气相水合物颗粒沉积初始模型 99
5.2.2 液膜雾化对颗粒沉积的影响 100
5.2.3 气相水合物颗粒的有效沉积系数 101
5.2.4 水合物沉积层生长与堵塞 102
5.2.5 模型求解与验证 103
5.3 气固两相流动条件下水合物沉积堵塞模型 108
5.3.1 气固两相流中固体颗粒径向运移理论 108
5.3.2 气固两相流中水合物颗粒沉积 110
5.3.3 模型求解及验证 111
5.4 饱和气单相流动中水合物沉积堵塞模型 113
5.4.1 饱和气单相流动中水合物沉积模型 114
5.4.2 模型求解及验证 114
5.5 深水气井井控期间水合物堵塞预测 116
5.5.2 水合物生成区域预测 117
5.5.3 水合物沉积堵塞规律分析 118
5.5.4 水合物沉积对井口回压的影响 122
5.6 深水气井测试期间水合物堵塞预测 123
5.6.1 水合物堵塞安全作业窗口 123
5.6.2 模型求解步骤 124
5.6.3 水合物堵塞定量预测方法 126
5.6.4 水合物堵塞定量预测案例分析 127
参考文献 131
第6章 深水气井天然气水合物防治技术 135
6.1 水合物抑制剂分类 135
6.1.1 热力学抑制剂 135
6.1.2 动力学抑制剂 136
6.1.3 防聚剂 136
6.2 抑制剂筛选与评价 136
6.2.1 醇类热力学抑制剂筛选 136
6.2.2 无机盐类热力学抑制剂筛选 137
6.2.3 抑制剂的选择 138
6.3 抑制剂注入参数设计 138
6.3.1 注入系统 138
6.3.2 注入位置 139
6.3.3 注入压力 139
6.3.4 注入浓度 141
6.3.5 注入速率 142
6.3.6 注入量 142
6.4 非完全抑制的水合物堵塞防治方法 145
6.4.1 基于安全作业窗口的水合物堵塞防治方法 145
6.4.2 基于测试制度的水合物堵塞防治方法 148
6.5 水合物堵塞风险预警 149
6.5.1 监测装置 149
6.5.2 风险预警步骤 150
6.5.3 现场应用 151
参考文献 152
第7章 深水气井水合物防治软件与案例分析 154
7.1 软件概况 154
7.2 软件模块介绍 155
7.2.1 数据输入模块 155
7.2.2 温压场计算模块 158
7.2.3 水合物相平衡条件计算模块 158
7.2.4 水合物生成区域预测模块 159
7.2.5 抑制剂注入参数优化设计模块 160
7.3 深水气井水合物综合防治案例分析 161
7.3.1 基本参数 161
7.3.2 温压场计算与水合物生成区域预测 161
7.3.3 水合物堵塞预测 169
7.3.4 水合物抑制剂注入浓度图版 171
7.3.5 水合物抑制剂注入压力图版 171
参考文献 173