(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211357181.4 (22)申请日 2022.11.01 (71)申请人 中国石油大 学 （华东） 地址 257061 山东省东营市东营区北一路 739号 (72)发明人 徐建春　孙伟　秦婳婷　李航宇　 王晓璞　刘树阳　 (74)专利代理 机构 青岛润集专利代理事务所 (普通合伙) 37327 专利代理师 王爱丽 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06T 17/05(2011.01) G06T 17/20(2006.01) G06F 17/11(2006.01)E21B 41/00(2006.01) E21B 43/24(2006.01) E21B 43/26(2006.01) E21B 43/30(2006.01) E21B 43/01(2006.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种注热-压裂-降压联合开采海域天然气 水合物的方法 (57)摘要 本发明公开了一种注热 ‑压裂‑降压联合开 采海域天然气水合物的方法， 涉及天然气水合物 资源开发技术领域， 包括： S1、 建立天然气水合物 储层地质模型， 并进行网格划分； S2、 对地质模型 的渗流场、 温度场和化学场进行分析， 构建质量 守恒方程、 能量守恒方程、 天然气水合物分解动 力学方程和天然气水合物生 成动力学方程， 建立 三场耦合开发天然气水合物的数值模拟模型， 对 开采效果进行预测分析； 还包括对注热 ‑压裂‑降 压联合开采海域天然气水合物的方法进行数值 模拟研究和影 响因素分析。 本发明为注热 ‑压裂‑ 降压开采海域天然气水合物储层提供了理论依 据； 还分析了不同生产因素对产气量的影响和规 律， 为海域水合物储层开采提供参 考价值。 权利要求书3页 说明书8页 附图4页 CN 115408889 A 2022.11.29 CN 115408889 A 1.一种注热 ‑压裂‑降压联合开采海域天然气水合物的方法， 其特征在于， 包括如下步 骤： S1、 建立天然气水合物储层地质模型， 并进行网格划分， 在水力裂缝区域进行网格加 密； S2、 对地质模型的渗流场、 温度场和化学场进行分析， 构建质量守恒方程、 能量守恒方 程、 天然气水合物分解动力学方程和天然气水合物生成动力学方程， 建立三场耦合开发天 然气水合物的数值模拟模型， 利用数值模拟方法对注热 ‑压裂‑降压联合开采效果进 行预测 分析。 2.如权利要求1所述的一种注热 ‑压裂‑降压联合开采海域天然气水合物的方法， 其特 征在于， 还包括对注热 ‑压裂‑降压联合开采海域天然气水合物的方法进 行数值模拟 研究和 影响因素分析。 3.如权利要求2所述的一种注热 ‑压裂‑降压联合开采海域天然气水合物的方法， 其特 征在于， 步骤S2中， 所述质量守恒方程 为： 其中，k为组分标识， 本方程中表示为 g、 w、 h， 下标g、 w、 h分别代表甲烷、 水和水合物； M表 示为各组分的质量累积项， kg/m3；F为组分k的质量通量， kg/(m2·s)；q代表源汇项； 甲烷的质量守恒方程 为： 水的质量守恒方程 为： 水合物的质量守恒方程 为： 其中， 为流速， m/s； 为水合分解或生成引起的质量变化， kg/(m3·s)； 为密度， kg/m3；S为相饱和度； 为固有孔隙度； 为井的产气率， m3/s； 为井的产水率， m3/s。 4.如权利要求3所述的一种注热 ‑压裂‑降压联合开采海域天然气水合物的方法， 其特 征在于， 步骤S2中， 所述能量守恒方程 为： 其中， 为流速， m/s； 为密度， kg/m3； 为相饱和度； 为各相的焓， 下标s、 h、 g和w 表示岩石骨架、 水合物、 气体和水， J/mole； 为水合物分解或生成需要的热量， J/(m3·权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115408889 A 2s)； 基于体积平均的方法描述热传导方程 为： 其中， 为孔隙度， 为热传导率， 其中， 为沉积物的有效热传导率， 为岩石热传 导率， J/(m·s·K)。 5.如权利要求4所述的一种注热 ‑压裂‑降压联合开采海域天然气水合物的方法， 其特 征在于， 步骤S2中， 基于Kim ‑Bishnoi模型， 天然气水合物分解动力学 方程为： 其中， 为水合物浓度， gmole/m3； 为水合物分解速率常数， gmole/(day ·kPa· m2)； 为单位体积水合物 表面积， m2/m3； 为平衡压力， kPa； 为气相压力， kPa； 水合物分解速率常数 为： 其中， 为水合物分解反应频率因子， gmole/(day ·kPa·m2)； 为气体常数， J/ (mole·K)； 为活化能， J/mo le； 单位体积水合物 表面积为： 天然气水合物分解动力学 方程表示 为： 其中， 为一定压力和温度下的水合物平衡值； 为气体常数， J/(mole ·K)； 为水合物 颗粒的比表面积， m2/m3； 为相饱和度， 下标g、 w和h分别代表气体、 水和水合 物； 为水合物分解速率常数， ； 为密度， kg/m3。 6.如权利要求5所述的一种注热 ‑压裂‑降压联合开采海域天然气水合物的方法， 其特 征在于， 步骤S2中， 天然气水合物生成动力学 方程为： 其中， 为水合物浓度， gmole/m3； 为水合物生成速率常数， gmole/(day ·kPa· m2)； 为单位体积水合物 表面积， m2/m3； 为平衡压力， kPa； 为气相压力， kPa；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115408889 A 3