近期,我所与中国地质调查局油气资源调查中心的研究团队在天然气水合物领域取得了重大突破。团队在关键技术研发与大量室内试验的基础上,成功完成了一系列的现场和监测实验,验证了低浓度磁流体水合物抑制剂防治二次水合物的可行性。这一成果为后续建立天然气水合物试采系统温压场演化与流动保障机制奠定了坚实基础。
天然气水合物作为一种蕴藏量巨大且高效清洁的能源,被广泛视为全球范围内重要的替代能源。天然气水合物分解过程中需要吸收大量的热量,开采过程中井筒和储层易形成二次水合物造成堵塞,大幅降低产气速率,是当前水合物开采的技术瓶颈。
2024年9月至11月,在青海省祁连山“中国地质调查局木里天然气水合物与冻土环境野外科学观测研究站”,针对天然气水合物井筒二次水合物防治问题,我所曹长乾副研究员带领团队克服了高原低温恶劣环境,基于磁性纳米颗粒涂层和磁流体抑冰/水合物原理,采用自主研发的磁流体水合物抑制剂,在井深20m的冻土层位成功完成了天然气水合物磁流体抑制剂性能井场验证试验。
经过近22天的持续温度监测和钻孔观测,科研人员发现,含有低浓度(0.05%)磁流体抑制剂的试验井筒内无法形成二次天然气水合物和水冰;而原始井筒内的水和气容易形成二次水合物和水冰(图1),并在第12天出现明显的水-冰转换温度曲线(图2)。这些结果验证了磁流体的天然气水合物和水冰的抑制效果,并从井筒内的严酷条件证明磁流体抑制剂保障流动的可行性。
此次试验中,团队自主研发的天然气水合物磁流体抑制剂材料与2023年我所研发的用于储层温度场改造的复合生热材料结合使用,系统性验证了矿场尺度下真实水合物储层-井筒温度场改造方法的可行性,不仅为后续构建天然气水合物试采体系的温度-压力场演变及流动保障机制打下了坚实的基础,而且为我国海域内多样化天然气水合物储层渗透流动能力的优化模式提供了关键技术支持。
2024年度天然气水合物磁流体抑制剂试验井筒现场安装及井筒观测
2024年度天然气水合物磁流体抑制剂性能井场试验效果
(供稿:油气智能勘探重点实验室深地装备研究中心 编辑:科技处、综合办)