钻井液侵入含天然气水合物地层的动力学特性及其耦合数值模拟研究

勘探开发天然气水合物离不开钻井，为保真取样、维护井壁稳定和井眼安全，常采用控制压力和降低机械钻速的钻进方式，加之含水合物地层一般属于渗透性较好的多孔介质体，因而钻井液将不可避免地侵入含水合物地层并与之发生传热传质作用。水合物的存在及其相变分解使得侵入过程比一般含油气地层复杂。本项目将综合运用理论分析、实验测试和数值模拟方式对含水合物地层的导热性能、流体流动条件下的水合物分解特性和地层的渗流特性进行研究，建立考虑水合物分解的热－流－水合物耦合理论计算模型及其数值模拟程序，分析钻井液侵入含水合物地层的动力学特性及对近井壁应力场的影响规律，从而为今后水合物地层井壁稳定性分析、测井响应和储集层伤害评价奠定理论基础。上述研究对指导水合物钻井作业规程设计、确保安全高效钻井及其热开采方法实施都具有重要的理论意义和应用价值。当然对解决国家能源危机、保障国家能源安全和社会可持续发展也无疑具有重要的战略意义。