固態(tài)流化采掘海洋天然氣水合物藏的多相非平衡管流特征

魏 納 趙金洲 孫萬(wàn)通 周守為 張烈輝 李清平付 強(qiáng), 呂 鑫 鄭利軍

1. “油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程”國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室·西南石油大學(xué) 2.中海油研究總院有限責(zé)任公司

0 引言

為了安全、高效開發(fā)天然氣水合物（以下簡(jiǎn)稱水合物）藏，筆者所在的研究團(tuán)隊(duì)提出了一種創(chuàng)新型技術(shù)思路：海洋水合物藏固態(tài)流化采掘方法[1-7]。

然而，海洋水合物藏固態(tài)流化采掘技術(shù)的研究尚處于初期階段，對(duì)一些理論難題還需要深入研究。特別是，水合物固相顆粒在密閉管線中隨海水向上輸送至海面平臺(tái)的過(guò)程中，管線（即井筒）中的溫度不斷升高、壓力不斷減低，水合物將會(huì)發(fā)生分解，分解產(chǎn)生的大量氣體使井筒中的流動(dòng)變?yōu)閺?fù)雜多相流動(dòng)。而復(fù)雜多相流動(dòng)對(duì)水合物顆粒的動(dòng)態(tài)分解會(huì)進(jìn)一步產(chǎn)生影響。此過(guò)程中管流特征參數(shù)變化復(fù)雜，為多相非平衡管流，進(jìn)而帶來(lái)的井控、固相顆粒輸送等安全風(fēng)險(xiǎn)加劇。

目前已經(jīng)有很多學(xué)者開展了井筒多相流動(dòng)特征研究，主要集中在流型劃分與預(yù)測(cè)[8-11]、井筒壓力計(jì)算與測(cè)量[12-14]方面，未有研究耦合水合物分解的井筒多相流動(dòng)特征。并且，針對(duì)水合物分解的研究主要集中在分解溫度和壓力條件[15-19]、分解速率模型與預(yù)測(cè)[20-23]方面，未有研究水合物顆粒在多相管流上升條件下隨溫度不斷升高、壓力不斷降低過(guò)程中的動(dòng)態(tài)分解規(guī)律。因此，筆者通過(guò)建立井筒溫度和壓力場(chǎng)數(shù)學(xué)模型、多相上升管流中的水合物動(dòng)態(tài)分解數(shù)學(xué)模型、耦合水合物動(dòng)態(tài)分解的井筒多相流動(dòng)數(shù)學(xué)模型，研究認(rèn)識(shí)海洋天然氣水合物藏固態(tài)流化采掘中的多相非平衡管流規(guī)律及相應(yīng)的數(shù)值計(jì)算預(yù)測(cè)方法。

1 多相非平衡管流數(shù)學(xué)模型

1.1 井筒溫度模型

基于能量守恒定律和導(dǎo)熱問(wèn)題基本方程，考慮海洋天然氣水合物藏固態(tài)流化采掘工藝過(guò)程，建立了井筒中混合流體溫度分布模型：

式中ρm表示井筒中混合流體密度，kg/m3；vm表示井筒中混合流體速度，m/s；cm表示井筒中混合流體比熱容，J/(kg·K)；Dpi表示井筒內(nèi)徑，m；Tm表示井筒中混合流體溫度，K；z表示井深，m；qw表示海水與井筒之間的熱交換，W/m；qf表示井筒中混合流體流動(dòng)摩擦產(chǎn)生的熱量，W/m；qh表示水合物顆粒上升過(guò)程中發(fā)生分解時(shí)的相變熱量，W/m；qw、qf、qh的求解參閱本文參考文獻(xiàn)[24-26]。

1.2 井筒壓力模型

基于海洋天然氣水合物藏固態(tài)流化采掘工藝過(guò)程，建立了混合流體流動(dòng)過(guò)程中的井筒壓力模型：

式中pm表示井筒壓力，MPa；pG、pF、pA分別表示重力、摩阻、流體速度變化產(chǎn)生的壓降，MPa/m；pG、pF、pA的求解參閱本文參考文獻(xiàn)[27-29]。

1.3 水合物相平衡模型

為了判斷水合物固相顆粒在上升過(guò)程中某一溫度、壓力條件下是否發(fā)生分解，需要建立水合物相平衡模型。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，筆者采用Dzyuba和Zektser[30]通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析所建立的水合物相平衡模型：

式中peq表示某一溫度條件下的水合物相平衡壓力，MPa。

1.4 多相上升管流中的水合物動(dòng)態(tài)分解模型

在上升管流中，根據(jù)水合物相平衡模型，水合物固相顆粒上升至分解臨界位置前，其未發(fā)生分解，此過(guò)程中分解速率為零；水合物固相顆粒上升至分解臨界位置后，其將發(fā)生分解。為了計(jì)算水合物分解情況，假設(shè)天然氣水合物為甲烷水合物，以Kim模型[20]為基礎(chǔ)，建立了多相上升管流中的水合物動(dòng)態(tài)分解模型：

式中nhyd表示水合物固相顆粒中水合物物質(zhì)的量，mol；thyd表示水合物分解時(shí)間，s；khyd表示水合物分解速率常數(shù)，mol/(s·m2·MPa)；Shyd表示水合物固相顆粒分解表面積，m2；feq、fm分別表示甲烷氣體在Tm和peq、pm條件下的逸度，MPa。其中各參數(shù)的求解如下：

1.4.1 水合物分解速率常數(shù)

水合物分解速率常數(shù)存在如下關(guān)系：

式中khydc表示水合物自身分解反應(yīng)速率，mol/(s·m2·MPa)；khydf表示甲烷氣體在 Tm、pm下的傳質(zhì)速率，mol/(s·m2·MPa)。根據(jù) Arrhenius方程，水合物自身分解反應(yīng)速率計(jì)算如下：

式中khydc0表示水合物本征分解速率常數(shù)，mol/(s·m2·MPa)；Eact表示水合物分解反應(yīng)活化能，J/mol；R表示通用氣體常數(shù)，取8.314 J/(mol·K)。

假設(shè)分解過(guò)程中水合物固相顆粒為均質(zhì)類球體，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式[31]，顆粒球體向流體中的傳質(zhì)關(guān)系為：

根據(jù)傳質(zhì)學(xué)相關(guān)理論可得：

進(jìn)而得到甲烷氣體在Tm、pm下的傳質(zhì)速率：

式中nsh表示舍伍德數(shù)；Re表示雷諾數(shù)；nsc表示施密特?cái)?shù)；ds表示水合物固相顆粒直徑，m；khydf0表示傳質(zhì)系數(shù)，m/s；vm表示井筒中混合流體速度，m/s；ρm表示井筒中混合流體密度，kg/m3；pm表示井筒壓力，MPa；Tm表示井筒中混合流體溫度，K；DAB表示甲烷氣體向管流中的擴(kuò)散系數(shù)，m2/s；μm表示井筒中混合流體黏度，Pa·s；Zg表示天然氣壓縮因子，無(wú)因次。

1.4.2 水合物固相顆粒分解表面積

假設(shè)水合物固相顆粒分解發(fā)生在界面處[32]，根據(jù)前文假設(shè)其為均質(zhì)類球體。因此，分解表面積如下：

式中φ表示球形度，無(wú)量綱；Vhyd表示固相顆粒中含水合物的體積，m3；Mhyd表示水合物摩爾質(zhì)量，kg/mol；ρhyd表示水合物密度，kg/m3；Ehyd表示固相顆粒中含水合物的豐度；Vs表示固相顆粒體積，m3。

1.4.3 甲烷氣體的逸度

根據(jù)氣體逸度定義可得[33]：

式中Ratm表示以標(biāo)準(zhǔn)大氣壓表示的通用氣體常數(shù)，取0.082 06 atm·L/(mol·K)（1 atm=101.325 kPa）；Tx表示環(huán)境溫度，K；px表示環(huán)境壓力，atm；p*表示參考態(tài)壓力，atm；fx表示甲烷氣體在Tx、px下以標(biāo)準(zhǔn)大氣壓表示的逸度，atm；Vx表示甲烷氣體在Tx、px下的摩爾體積，L/mol。由于R—K狀態(tài)方程計(jì)算較為簡(jiǎn)單且一般具有較高的準(zhǔn)確性。因此假設(shè)甲烷氣體物態(tài)服從R—K狀態(tài)方程，則：

式中a、b表示R—K常數(shù)，a提供分子間吸引力的度量，b提供分子大小的尺度。

因此，推導(dǎo)得到甲烷氣體逸度計(jì)算公式：

1.5 耦合水合物動(dòng)態(tài)分解的井筒多相流動(dòng)模型

氣相和液相質(zhì)量守恒方程為：

井筒中氣—液—固相混合動(dòng)量方程為：

式中Dpi表示井筒內(nèi)徑，m；ρg、ρl、ρs分別表示井筒中氣、液、固相密度，kg/m3；vg、vl、vs分別表示井筒中氣、液、固相速度，m/s；Eg、El、Es分別表示持氣率、持液率、固相含量，無(wú)量綱；mhydg、mhydl分別表示氣、液相在單位長(zhǎng)度上的質(zhì)量變化速率，kg/(s·m)。

2 數(shù)值計(jì)算方法

2.1 邊界和初始條件

為了簡(jiǎn)化模型，假設(shè)在水平段水合物固相顆粒均能安全運(yùn)移，且運(yùn)移速度等于液相速度，即

海底水平井段井筒中的混合溫度等于外界海底溫度，即

井口處的壓力等于井口回壓，即

式中zHo表示海底水平井段的井深，m；vs(zHo,t)、vl(zHo,t)分別表示海底水平段井筒中固相和液相速度，m/s；zH表示海底水平井段的垂深，m；Tm(zH,t)、Tw(zH)分別表示海底水平段井筒中混合流體溫度和外界海水溫度，K；pm(0,t)、pb分別表示井口壓力和井口回壓，MPa。

2.2 數(shù)值計(jì)算方法

為了研究海洋天然氣水合物藏固態(tài)流化采掘多相非平衡管流特征，筆者采用有限差分?jǐn)?shù)值計(jì)算方法?？臻g域?yàn)榫?，時(shí)間域?yàn)樗衔锕滔囝w粒從井底被輸送至井口。假設(shè)在n時(shí)刻，井筒內(nèi)任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)i與i+1的參數(shù)已知，以節(jié)點(diǎn)i與i+1從n到n+1時(shí)刻為例說(shuō)明數(shù)值計(jì)算過(guò)程（圖1）。圖1中α、β、γ為計(jì)算誤差精度。

圖1 固態(tài)流化采掘多相非平衡管流數(shù)值計(jì)算流程圖

2.3 數(shù)值計(jì)算驗(yàn)證

為了驗(yàn)證海洋天然氣水合物藏固態(tài)流化采掘多相非平衡管流數(shù)值計(jì)算的準(zhǔn)確性，采用所建立的多相非平衡管流數(shù)值計(jì)算方法，得到了井筒溫度、壓力、持氣率、固相含量、氣—液—固相速度曲線如圖2所示。將數(shù)值計(jì)算結(jié)果與周守為等[5,34,35]所做的海洋天然氣水合物固態(tài)流化采掘大型物理模擬實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，文獻(xiàn)中實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如下：海水深度為1 315 m，井深為1 500 m，實(shí)驗(yàn)管段井筒直徑為0.076 m，模擬海面溫度為308 K，固相顆粒中含水合物的豐度為70%，模擬施工排量為0.008 m3/s，液相密度為1 030 kg/m3，固相輸送量為0.54 m3/h。

圖2 數(shù)值計(jì)算值與文獻(xiàn)中的實(shí)驗(yàn)值對(duì)比圖

由圖2對(duì)比可知，所得到的數(shù)值計(jì)算值與文獻(xiàn)中的實(shí)驗(yàn)值誤差較小，變化趨勢(shì)一致。為了更進(jìn)一步定量分析數(shù)值計(jì)算值與文獻(xiàn)中的實(shí)驗(yàn)值的誤差大小，采用如下誤差定義式：

式中σ表示誤差，無(wú)量綱；xs表示數(shù)值計(jì)算值；xr表示文獻(xiàn)中的實(shí)驗(yàn)值。

通過(guò)計(jì)算得到平均井筒溫度誤差為0.022 ℃，平均井筒壓力誤差為0.023 MPa，平均持氣率誤差為0.010%，平均固相含量誤差為0.004%，平均氣相速度誤差為0.005 m/s，平均液相速度誤差為0.003 m/s，平均固相速度誤差為0.004 m/s?？梢钥闯?，筆者所建立的數(shù)值模型與計(jì)算方法具有較高的準(zhǔn)確性，為下文開展多相非平衡管流特征的分析奠定了基礎(chǔ)。

3 固態(tài)流化采掘多相非平衡管流特征

海洋天然氣水合物藏固態(tài)流化采掘如圖3所示，井深為1 400 m，垂深為1 000 m，垂直井段深0～830 m，斜井段井深830～1 100 m，水平段井深1 100～1 400 m；井筒外徑為0.508 m，井筒內(nèi)徑為0.476 m，管輸液相密度為1 030 kg/m3。南中國(guó)海天然氣水合物藏特征：海水深度為1 000 m；海面溫度為293 K；固相顆粒中含水合物的豐度為70%。

圖3 海洋水合物藏固態(tài)流化采掘多相非平衡管流示意圖

為了得到水合物固相顆粒在密閉管線中隨海水向上輸送至海面平臺(tái)過(guò)程的多相非平衡管流特征規(guī)律，采用所建立的數(shù)學(xué)模型及數(shù)值計(jì)算方法，下面將開展不同液相排量、固相輸送量、井口回壓條件下的固態(tài)流化采掘多相非平衡管流特征分析。

3.1 不同液相排量下的管流特征

數(shù)值計(jì)算參數(shù)如下：液相排量分別為0.03 m3/s、0.05 m3/s、0.07 m3/s，固相輸送量為1.5 m3/h（對(duì)應(yīng)日產(chǎn)氣量約為4 133 m3），井口回壓為0.1 MPa。通過(guò)數(shù)值計(jì)算得到了海洋天然氣水合物藏固態(tài)流化采掘中，不同液相排量下的井筒溫度、井筒壓力、多相上升管流中的水合物動(dòng)態(tài)分解規(guī)律、耦合水合物動(dòng)態(tài)分解的井筒多相流動(dòng)特征，如圖4所示。

從圖4-a、b中可以看出，水合物固相顆粒向上輸送至海面平臺(tái)的過(guò)程中，在海底水平段1 400 m至1 100 m，井筒溫度等于外界海水溫度。在斜井段和垂直段1 100 m至0 m，井筒溫度受外界海水溫度升高的影響而升高；且隨著液相排量的增大，井筒中的混合流體與海水換熱時(shí)間縮短，海水向井筒中的傳熱量減小，因此井筒溫度降低，進(jìn)而通過(guò)水合物相平衡模型計(jì)算得到的相平衡壓力降低（圖4-b）。隨著液相排量的增大，相同固相輸送量下，井筒中固相含量（Es）降低（圖4-i），造成井筒中混合流體密度降低，進(jìn)而有使井筒壓力降低的趨勢(shì)；然而井筒中各相速度的增大（圖4-d～f）會(huì)使摩阻壓降增大，又有使井筒壓力升高的趨勢(shì)，因此，井筒壓力變化不明顯（圖4-b）。

圖4-b中，任一確定的液相排量條件下的井筒壓力和相平衡壓力曲線交點(diǎn)，即為水合物固相顆粒隨海水向上輸送中發(fā)生分解的臨界位置。之后，隨著水合物固相顆粒在井筒中不斷上升，其物質(zhì)的量不斷減小（圖4-c），至0時(shí)的位置即為水合物完全分解的位置。對(duì)比不同液相排量的影響，可以看出，隨著液相排量的增大，水合物分解臨界位置上移，完全分解位置上移。

從圖4-d～f中可以看出，在海底水平段1 400 m至1 100 m，根據(jù)前文中假設(shè)，水平段水合物固相顆粒速度等于液相速度；井筒中不含氣相，氣相速度為0。在斜井段1 100 m至830 m，由于井筒中流道截面積不變（井筒內(nèi)徑不變），液相速度不變；固相速度逐漸降低。在直井段830 m至0 m，結(jié)合圖4-b和4-c中的水合物分解臨界位置，水合物未發(fā)生分解時(shí)，氣相速度依然為0，液相速度和固相速度保持穩(wěn)定；當(dāng)水合物固相顆粒隨海水向上輸送至分解臨界位置時(shí)，固相顆粒中的水合物分解為氣體和水，因此，井筒中的液—固兩相流動(dòng)變?yōu)閺?fù)雜的氣—液—固多相流動(dòng)，隨著多相流不斷上升，井深不斷減小，氣體不斷膨脹體積變大，氣相速度升高，進(jìn)而其攜帶作用使液相速度升高，然而由于井筒中混合流體密度的降低，引起攜固能力下降，因此，固相速度隨井深減小而降低。同時(shí)，對(duì)比不同液相排量的影響，可以看出，隨著液相排量的增大，井筒中的氣、液、固相速度均增大。

圖4 不同液相排量下的井筒溫度壓力、水合物動(dòng)態(tài)分解與多相流動(dòng)特征圖

圖4-g～i中，結(jié)合圖4-d～f，可以看出，在海底水平段1 400 m至1 100 m，持氣率為0，持液率和固相含量保持穩(wěn)定。在斜井段1 100 m至830 m，固相速度逐漸降低，引起固相含量逐漸升高，對(duì)應(yīng)井筒中持液率降低。在直井段830 m至0 m，結(jié)合圖4-c，水合物未發(fā)生分解時(shí)，持氣率為0，持液率和固相含量保持穩(wěn)定；當(dāng)水合物固相顆粒隨海水向上輸送至分解臨界位置時(shí)，固相顆粒中的水合物分解為氣體和水，因此，水合物分解過(guò)程中，持氣率升高、持液率升高、固相含量降低；當(dāng)水合物固相顆粒隨海水向上輸送至完全分解的位置時(shí)，持液率不再升高、固相含量不再降低，且隨著井深的減小，氣體膨脹體積變大，持氣率升高，造成井筒中混合流體密度降低，進(jìn)而引起攜固能力下降，因此，固相含量升高，對(duì)應(yīng)持液率則降低。同時(shí)，對(duì)比不同液相排量的影響，可以看出，隨著液相排量的增大，井筒中的持氣率減小、持液率增大、固相含量減?。划?dāng)液相排量最小為0.03 m3/s時(shí)，在井口附近（井深接近0），固相速度突然升高（圖4-f）、固相含量突然降低（圖4-i），說(shuō)明其他條件一定、排量較小的情況下，井口處由于持氣率過(guò)高，造成多相流流型發(fā)生了轉(zhuǎn)變，進(jìn)而造成混合流體攜固能力的轉(zhuǎn)變，同時(shí)，流型轉(zhuǎn)變對(duì)井控安全造成了較高的挑戰(zhàn)。

綜合圖4可以看出，海洋天然氣水合物藏固態(tài)流化采掘現(xiàn)場(chǎng)施工中，為了防止井控安全問(wèn)題、提高水合物固相顆粒輸送能力，應(yīng)適當(dāng)提高液相排量。

3.2 不同固相輸送量下的管流特征

數(shù)值計(jì)算參數(shù)如下：固相輸送量分別為1.5 m3/h、3.0 m3/h、4.5 m3/h（對(duì)應(yīng)產(chǎn)氣量約為4 133 m3/d、8 266 m3/d、12 399 m3/d），液相排量為0.03 m3/s，井口回壓為0.1 MPa。通過(guò)數(shù)值計(jì)算得到了海洋天然氣水合物藏固態(tài)流化采掘中，不同固相輸送量下的井筒溫度、井筒壓力、多相上升管流中的水合物動(dòng)態(tài)分解規(guī)律、耦合水合物動(dòng)態(tài)分解的井筒多相流動(dòng)特征，如圖5所示。

圖5-a、b中，隨著固相輸送量的增大，海水向井筒中的傳熱量變化不大，因此井筒溫度變化不明顯，進(jìn)而計(jì)算得到的相平衡壓力變化不大。圖5-b中，更高的固相輸送量會(huì)使單位時(shí)間內(nèi)有更多的固相進(jìn)入井筒，有使井筒中混合流體密度升高的趨勢(shì)。在水合物未發(fā)生分解的井段（井筒的下部），井筒中為液—固兩相流動(dòng)，因此井筒中混合流體密度升高，使重力壓降增大，進(jìn)而使井筒壓力在下部井段升高；而在水合物發(fā)生分解后的井段（井筒的上部），氣相從水合物中分解出，井筒中變?yōu)闅狻骸潭嘞嗔鲃?dòng)，而氣相有使井筒中混合流體密度降低的趨勢(shì)，綜合固相含量的影響，因此井筒壓力在上部井段隨著固相輸送量的增大變化不明顯。同時(shí)， 水合物固相顆粒隨海水向上輸送中發(fā)生分解的臨界位置隨著固相輸送量的增大變化不明顯，完全分解位置同樣變化不明顯（圖5-c）。

圖5 不同固相輸送量下的井筒溫度壓力、水合物動(dòng)態(tài)分解與多相流動(dòng)特征圖

圖5-d～i中，固相輸送量越大，固相含量越高（圖5-i）；當(dāng)水合物固相顆粒隨海水向上輸送至分解臨界位置后，水合物分解產(chǎn)生的氣體量越多，持氣率越高（圖5-g），對(duì)應(yīng)持液率越低（圖5-h）；隨著井深不斷減小，固相輸送量越大，氣體膨脹后的體積越大，氣相速度越高（圖5-d），進(jìn)而其攜帶作用使液相速度更高（圖5-e）。同時(shí)，高固相輸送量條件下，井口處持氣率更高，造成多相流流型轉(zhuǎn)變更劇烈，進(jìn)而引起攜固能力轉(zhuǎn)變?cè)酱螅虼?，井口處固相速度升高越多（圖5-f）、固相含量降低越多（圖5-i），同時(shí)，對(duì)井控安全造成了更大的挑戰(zhàn)。

綜合圖5可以看出，海洋天然氣水合物藏固態(tài)流化采掘現(xiàn)場(chǎng)施工中，提高固相輸送量可以增大單位時(shí)間內(nèi)輸送至海面平臺(tái)的水合物量，進(jìn)而提高天然氣產(chǎn)量，然而所帶來(lái)的井控安全問(wèn)題會(huì)更加嚴(yán)重。因此，應(yīng)該在井控安全的前提下才可提高固相輸送量。

3.3 不同井口回壓下的管流特征

數(shù)值計(jì)算參數(shù)如下：井口回壓分別為0.1 MPa、1.0 MPa、2.0 MPa，液相排量為0.03 m3/s，固相輸送量為1.5 m3/h（對(duì)應(yīng)產(chǎn)氣量約為4 133 m3/d）。通過(guò)數(shù)值計(jì)算得到了海洋天然氣水合物藏固態(tài)流化采掘中，不同液相排量下的井筒溫度、井筒壓力、多相上升管流中的水合物動(dòng)態(tài)分解規(guī)律、耦合水合物動(dòng)態(tài)分解的井筒多相流動(dòng)特征，如圖6所示。

圖6-a～c中，隨著井口回壓的增大，海水向井筒中的傳熱量變化不大，因此井筒溫度變化不明顯，進(jìn)而相平衡壓力變化不大；而井筒壓力明顯升高；水合物發(fā)生分解的臨界位置和完全分解位置均上移。

圖6 不同井口回壓下的井筒溫度壓力、水合物動(dòng)態(tài)分解與多相流動(dòng)特征圖

圖6-d～i中，當(dāng)水合物固相顆粒隨海水向上輸送至分解臨界位置之前，井筒中為液—固兩相流動(dòng)，隨著井口回壓的增大，各相速度和各相含量均不變；至分解臨界位置之后，水合物分解產(chǎn)生氣體，井口回壓越高，氣體膨脹越小，氣相速度和持氣率越低（圖6-d、g），液相速度越低（圖6-e），持液率越高（圖6-h），且井筒中混合流體密度越高，攜固能力越高，固相速度越大（圖6-f），固相含量越低（圖6-i）。同時(shí)，較高的井口回壓條件下，在井口處固相速度和固相含量（圖6-f、i）變化越小，說(shuō)明越有助于保障井控安全。

綜合圖6可以看出，提高井口回壓可以顯著提高井筒壓力，降低井口處氣體膨脹帶來(lái)的井控安全風(fēng)險(xiǎn)。因此，海洋天然氣水合物藏固態(tài)流化采掘現(xiàn)場(chǎng)施工中，應(yīng)該適當(dāng)施加井口回壓。

4 結(jié)論

1）增大液相排量，可顯著降低井筒溫度和水合物相平衡壓力，使水合物分解的臨界位置上移；可顯著提高氣、液、固相速度，使持氣率和固相含量降低。

2）隨固相輸送量的增大，井筒溫度和水合物相平衡壓力不變，井筒壓力在下部井段升高、在上部井段變化不明顯，水合物分解的臨界位置不變，固相含量顯著增大，井口處持氣率顯著增大、持液率顯著減小、氣液固相速度均增大。

3）增大井口回壓，可顯著提高井筒壓力，使水合物分解的臨界位置上移；可顯著降低水合物分解后的持氣率，且氣、液相速度降低，固相速度增大，固相含量降低，持液率增大。

4）海洋天然氣水合物藏固態(tài)流化采掘現(xiàn)場(chǎng)施工中，適當(dāng)提高固相輸送量可以提高天然氣產(chǎn)量，然而井控風(fēng)險(xiǎn)等問(wèn)題將會(huì)加??；為了防止井控風(fēng)險(xiǎn)等井筒流動(dòng)安全問(wèn)題，并提高水合物固相顆粒輸送能力，應(yīng)同時(shí)適當(dāng)提高液相排量、施加井口回壓。