馬 超，秦緒文，孫金聲，余 路，李勝利，王金堂，毛文靜，邊 航，陸 程

(1.南方海洋科學與工程廣東省實驗室(廣州)，廣東廣州 511458； 2.廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局天然氣水合物勘查開發(fā)國家工程研究中心，廣東廣州511458； 3.中國石油大學(華東)石油工程學院，山東青島 266580； 4.吉林大學建設工程學院，吉林長春 130061； 5.中國地質(zhì)大學(北京)能源學院，北京 100083； 6.中國地質(zhì)調(diào)查局油氣資源調(diào)查中心，北京 100083)

天然氣水合物是一種由氣體和水在低溫和高壓環(huán)境下形成的類冰狀物質(zhì)，廣泛存在于海底淺層沉積物及永久凍土層中。全球天然氣水合物總有機碳含量約為傳統(tǒng)化石能源總量的2倍，我國海域天然氣水合物資源量約為800億t油當量，是中國重要的潛在清潔油氣接替資源[1-2]。2017年和2020年，中國地質(zhì)調(diào)查局在南海神狐海域分別開展了2次天然氣水合物試采，取得重要突破[3-4]。然而天然氣水合物試采工程存在單井產(chǎn)量低、衰減快、開采范圍小等問題，盡管海域天然氣水合物試采取得了重要突破，但單井日產(chǎn)氣量低，距商業(yè)化開采要求差距較大。天然氣水合物降壓分解產(chǎn)出氣和水，經(jīng)儲層滲流至井筒被采出。儲層內(nèi)溫度、壓力分布受水合物相變、傳熱傳質(zhì)、節(jié)流膨脹等因素的影響[5]，氣和水在儲層滲流通道內(nèi)可重新形成水合物，導致儲層滲透率快速降低，極大阻礙了天然氣水合物的持續(xù)降壓分解和氣體的快速產(chǎn)出，儲層內(nèi)水合物二次形成的時間多變、潛在分布范圍較廣、不斷發(fā)生演化，難以實時監(jiān)測，可導致日產(chǎn)氣量的快速下降和周期性波動。因此天然氣水合物的二次形成嚴重制約著天然氣水合物的高效開發(fā)，是降壓開采面臨的關(guān)鍵科技難題。近年來大量試驗模擬發(fā)現(xiàn)了降壓分解過程中天然水合物的二次形成問題[6-12]。模擬水合物開采過程中出現(xiàn)局部溫度上升以及產(chǎn)氣口附近壓力異常上升等情況，阻礙了降壓分解。除試驗尺度模擬外，在礦藏尺度的數(shù)值模擬中也發(fā)現(xiàn)了水合物的二次形成問題[13-17]。特別是發(fā)現(xiàn)井壁附近水合物的二次形成現(xiàn)象非常普遍，在壓降作用下二次形成的水合物能夠分解，但隨開采的持續(xù)進行，井周反復發(fā)生水合物形成-分解-形成，導致氣水產(chǎn)出速率呈周期性變化。天然氣水合物降壓分解過程中，在多因素作用下孔隙介質(zhì)的局部位置可重新具備水合物形成的溫度和壓力條件，研究人員采用不同研究手段考察了影響水合物二次形成的因素[18-23]。降壓開采過程中天然氣水合物分解前沿將儲層劃分為已分解區(qū)和水合物區(qū)2個區(qū)域，水合物的二次形成主要發(fā)生在已分解區(qū)內(nèi)，與已分解區(qū)內(nèi)溫度場和壓力場分布特征密切相關(guān)?；诓煌叨鹊臄?shù)值模擬結(jié)果認為[24-30]，水合物分解吸熱能引起儲層局部溫度的下降，如果周圍環(huán)境換熱效率較低，將導致分解前沿附近水合物分解變慢、停止或二次形成，而產(chǎn)氣滲流過程中的節(jié)流膨脹效應，導致儲層長距離滲流通道的溫度降低，促使氣水運移至分解前沿與井壁之間的分解區(qū)域的特定位置，再次形成水合物。因此與水合物分解吸熱相比節(jié)流膨脹效應是長程作用，在長距離氣水滲流產(chǎn)出過程中，儲層內(nèi)流體的節(jié)流膨脹效應對水合物二次形成位置、時間等特征具有重要影響。然而，現(xiàn)有研究對水合物開采氣水滲流過程中的節(jié)流膨脹特征缺乏認識，無法準確描述產(chǎn)氣節(jié)流膨脹效應與水合物二次形成之間的關(guān)聯(lián)。綜上，大量試驗和數(shù)值模擬從多角度驗證了天然氣水合物二次形成多變性，發(fā)現(xiàn)水合物二次形成受分解吸熱、節(jié)流膨脹效應、儲層傳熱、孔隙水鹽度等多因素影響，然而現(xiàn)有工作多限于對水合物二次形成現(xiàn)象的描述，而對長距離氣水滲流產(chǎn)出過程中的節(jié)流膨脹效應認識不足，難以定量描述儲層溫度場和壓力場變化特征，因此不能預測儲層內(nèi)天然氣水合物的二次形成。針對上述問題，筆者設計建造一套適用于模擬氣體節(jié)流膨脹和冰、水合物二次形成的一維細管反應器(可模擬1～8 m不同長度)，通過分析水合物已分解區(qū)氣液流動過程中溫度、壓力場變化規(guī)律，測定一定條件下冰、水合物二次形成的時間、形成位置和形成量，考察不同儲層溫度、儲層滲透率、水合物分解前緣位置、生產(chǎn)壓差及進出口壓力等條件對水合物及冰形成的影響，分析水合物和冰的形成及分布對產(chǎn)氣量的影響。

1 試驗裝置和方法

1.1 試驗裝置

試驗室模擬水合物降壓開采中近井分解區(qū)域的氣液滲流過程，需要使用較大尺度的試驗裝置，本文中主要利用自行設計的試驗模擬平臺開展試驗模擬工作，整個試驗裝置[31]如圖1所示。模型主體為一維水合物反應器，用于模擬開采過程中水合物分解前緣至井筒間的已分解區(qū)域，本試驗平臺工作原理為：將裝填沉積物樣品的一維長管反應器放置在循環(huán)水浴中，控制反應器溫度為天然氣水合物分解區(qū)儲層溫度，氣體在進入反應器前經(jīng)盤管段進行充分預冷并維持入口段壓力穩(wěn)定，模擬水合物分解前緣向井筒供給。調(diào)節(jié)回壓閥降低反應器出口壓力，氣體在入口和出口壓差作用下，在反應器沉積物內(nèi)連續(xù)滲流，以此模擬水合物降壓開采中的氣體滲流過程。氣體滲流過程中，壓力逐漸降低，體積膨脹，發(fā)生連續(xù)的節(jié)流膨脹，當溫度降至平衡溫度時，分解區(qū)內(nèi)水合物二次形成，若溫度降至冰點，則形成冰。

圖1 水合物分解區(qū)逆相變形成演化試驗裝置Fig.1 Sketch of formation-evolution experiment platform for inverse phase transition in hydrate dissociation zone

(1)一維反應長管長度為8 m，分為8段，每段1 m，用以模擬多孔介質(zhì)模型，如圖2所示，采用可拼接式設計，中間用法蘭連接。模型管內(nèi)徑為25 mm，間隔0.25 m共設置了壓力、溫度傳感器各33個，耐壓15 MPa。溫度傳感器和壓力傳感器的誤差范圍分別為±0.06 ℃和±0.06 MPa。

圖2 一個多孔介質(zhì)模擬單元Fig.2 One single porous media model element

(2)氣體注入單元為整個試驗系統(tǒng)提供氣源，為了實現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定的供氣，配備了氣體增壓泵、氣源驅(qū)動部分(高壓氣瓶)、高壓貯罐、壓力調(diào)節(jié)器、高精度的流量控制器等部分組成。

(3)液體注入單元主要由恒速恒壓泵以及活塞容器等部件組成。采用高精度恒速恒壓注入泵，可使用計算機直接控制?；钊萜髦饕糜诖鎯υ囼災M水，用于配合恒流泵按一定氣液比注入至模型中，從而形成天然氣水合物。

(4)水浴恒溫系統(tǒng)主要用于提供模型系統(tǒng)的恒溫工作環(huán)境，如圖3所示，主要由組合式可視化浴槽、低溫恒溫系統(tǒng)等組成。組合式可視化浴槽主要用于將模型系統(tǒng)安裝在中低溫浴槽中，通過制冷機組提供低溫流體，浴槽采用組合式結(jié)構(gòu)。

(5)其他模塊還包括回壓系統(tǒng)、氣水計量系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

圖3 水浴恒溫系統(tǒng)Fig.3 Sketch of water bath constant temperature system

1.2 試驗材料

試驗中采用質(zhì)量分數(shù)為3.5%的鹽水及純度為99.9%的甲烷為注入相，水浴恒溫裝置采用自來水，模擬儲層分別采用粒徑為0.178、0.098和0.045 mm的石英砂樣品。

1.3 試驗流程

(1)裝填準備，對篩完的石英砂樣品進行洗凈、烘干、揉碎，分批裝入長管，使用壓樣機壓實。

(2)包裹保溫材料，給模型長管包裹保溫材料是本試驗重要的環(huán)節(jié)。由于長管模型材料為不銹鋼，其導熱性能好，試驗過程中受節(jié)流膨脹效應產(chǎn)生的降溫效應將很快被環(huán)境溫度抵消，嚴重影響試驗數(shù)據(jù)結(jié)果。試驗中采取給反應器外壁包裹保溫材料的方法，起到隔水保溫的效果。

(3)測試氣密性，向長管內(nèi)注入10 MPa氣體，24 h內(nèi)壓力變化小于0.1 MPa，則氣密性良好。

(4)測量孔隙度及滲透率，測完密封性后，長管抽真空，入口段緩慢注水1 mL/min。當長管壓力增至0.1 MPa，記錄注入水體積，即為樣品孔隙度。采用恒流注水，測量樣品滲透率。

(5)打開進氣單元的閥門緩慢注入甲烷氣，直至出口端不再出水時停止，記錄驅(qū)出水體積，計算樣品初始含水飽和度。

(6)打開水浴裝置，等待長管所有溫度傳感器示數(shù)降至設定溫度。

(7)開始注氣，調(diào)節(jié)減壓閥使進口端壓力足夠且恒定，隨時觀察有無漏氣情況發(fā)生，同時實時記錄壓力和溫度變化。

(8)整理數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果分析

水合物開發(fā)普遍采用降壓方式，開采過程中壓降不斷向遠井處擴散，近井水合物穩(wěn)定狀態(tài)被破壞，形成僅存氣相和液相的水合物分解區(qū)。水合物分解區(qū)邊緣為水合物分解前緣，水合物分解前緣的推進速度通常低于壓降擴散速度，所以試驗中設置的分解前緣壓力可低于常規(guī)水合物原始儲層壓力。試驗中設置分解前緣壓力為7 MPa，儲層分解區(qū)環(huán)境溫度10 ℃，對應水合物平衡壓力約為7.2 MPa。

表1 儲層水合物二次形成模擬試驗參數(shù)

試驗共進行7組，基本試驗參數(shù)如表1所示。設置不同長管長度模擬開采過程中不同時間下的分解前緣位置，分別為3、5和8 m(第1、2、3組)；利用背壓閥模擬不同生產(chǎn)壓差，分別為3、5和7 MPa(第4、2、5組)；裝填壓實不同粒徑石英砂，模擬不同儲層滲透率(第2、6、7組)。水合物開采中壓力前緣通常擴散速度大于水合物分解前緣推進速度，所以入口壓力設置小于常規(guī)水合物原始儲層壓力。利用水浴裝置模擬不同儲層水合物藏分解區(qū)溫度，由于水合物分解為吸熱反應，分解區(qū)溫度通常低于水合物藏原始溫度，試驗中設置為10 ℃。通過以上試驗結(jié)果，綜合分析水合物開采過程中分解區(qū)儲層溫度壓力演化過程、水合物及冰的形成規(guī)律。

2.1 不同分解前緣位置

2.1.1 分解前緣距井口3 m

圖4為組裝3 m長多孔介質(zhì)模型模擬分解前緣距井口3 m時測量得到的溫度、壓力隨時間演化情況?？梢钥闯觯捎跉怏w節(jié)流膨脹效應，儲層溫度(尤其是近井儲層)下降明顯。經(jīng)過360 min的連續(xù)試驗，近井溫度于初始10 ℃降至-4 ℃。

圖4 第1組試驗測量的溫度和壓力分布隨時間演化Fig.4 Evolution of temperature and pressure distribution over time in the first experiment

參考Sloan[1]提出的水合物相平衡公式來計算判別水合物穩(wěn)定區(qū)范圍。圖5為壓力分布及水合物穩(wěn)定區(qū)擴展過程。第1組試驗模擬了距離井口3 m處的分解前緣，壓差5 MPa，壓力梯度大，氣體流速高，氣體節(jié)流膨脹效應顯著，20 min時水合物穩(wěn)定區(qū)推進至距出口2.5 m處，40 min時距出口1.25 m處，140 min后水合物穩(wěn)定區(qū)已基本覆蓋多孔介質(zhì)模型，其中近出口處由于壓力低，未能進入水合物穩(wěn)定區(qū)。

對比圖5中20和140 min壓力分布曲線可發(fā)現(xiàn)，20 min后距出口0.25～2 m段，壓力有明顯上升，0.25 m處壓力由2.71抬升至3.19 MPa，這是由于80 min后出口處溫度逐漸降至冰點(圖4)，出口段絕對滲透率下降，壓力梯度增至4.76 MPa/m，氣體流速增大，節(jié)流膨脹效應增強，出口段溫度快速下降。

同時可以看出，在160 min前，相較于0～1.5 m段溫度的快速下降，距出口1.5～2.25 m處溫度變化幅度不大。分析可知，由于氣體節(jié)流膨脹效應導致該區(qū)域溫度下降，在壓力梯度較小的情況下進入水合物穩(wěn)定區(qū)。水合物形成為放熱反應，各處溫度均有不同程度上升，但240 min后1.5～2.25 m段儲層內(nèi)水相逐漸耗盡，水合物形成停止，所以溫度開始下降。

圖5 第1組試驗測量的壓力分布及水合物穩(wěn)定區(qū)擴展過程Fig.5 Pressure distribution and expansion of hydrate stability zone in the first experiment

試驗過程中出水量很小，可忽略，所以可根據(jù)壓差建立后進出口氣量差估算水合物含量及飽和度。模型容積為1.472 × 10-3m3，試驗中進出口氣量及水合物形成量變化如圖6所示。可以看出，60 min前水合物含量增長緩慢，這是因為整個儲層溫度下降幅度不大，水合物穩(wěn)定區(qū)范圍較??；60～140 min內(nèi)水合物含量增長迅速；140 min后增長速度放緩。這是由于上述1.5～2.25 m段儲層內(nèi)水相逐漸耗盡，水合物形成停止造成的。在360 min的試驗過程中，估算累積形成水合物0.147×10-3m3，多孔介質(zhì)孔隙度為0.314，水合物穩(wěn)定區(qū)水合物平均飽和度為35.2%，高于初始含水飽和度30.6%，這意味著第1組試驗中水合物生長勢必擠占含氣通道，降低儲層絕對滲透率及氣相滲透率，根據(jù)氣體流量測量得到出口產(chǎn)氣量不斷下降，由最高10.5 L/min降至試驗結(jié)束時的6.2 L/min。分析認為這種大幅下降的趨勢并非完全歸結(jié)為水合物二次形成，近井低溫引發(fā)冰的生成對儲層絕對滲透率的影響更大。

圖6 第1組試驗測量的進出口氣量及水合物含量變化Fig.6 Inlet/outlet flow and hydrate formation state in the first experiment

2.1.2 分解前緣距井口5 m

第2組試驗模擬分解前緣距井口5 m的情形，壓力設置與第1組相同，圖7為儲層溫度、壓力時間演化圖?？梢钥闯?～180 min內(nèi)壓力分布穩(wěn)定，壓力穩(wěn)定后，儲層溫度不斷下降，越靠近出口溫度下降幅度越大，至試驗結(jié)束出口段溫度下降至-3 ℃。

圖7 第2組試驗測量的溫度和壓力分布隨時間演化Fig.7 Evolution of temperature and pressure distribution over time in the second experiment

圖8為第2組試驗0～180 min內(nèi)儲層壓力與平衡壓力分布變化情況。可以看出，入口段由于壓力較高，很快進入水合物穩(wěn)定區(qū)域，隨著試驗進行，平衡壓力分布曲線逐漸趨近于壓力分布曲線，至60、120 min時，水合物穩(wěn)定區(qū)域前緣擴展至距出口3.75和1.5 m處，擴展速度遠低于第1組試驗，也體現(xiàn)在了平衡壓力曲線回落速度慢。與第1組相同，出口端由于壓力低，溫度始終未能滿足水合物穩(wěn)定條件。

圖8 第2組試驗測量的壓力分布及水合物穩(wěn)定區(qū)擴展過程Fig.8 Pressure distribution and expansion of hydrate stability zone in the second experiment

180 min后，由于近井溫度已下降至0 ℃，滿足冰相形成條件，出口段冰飽和度逐漸增大，近井段絕對滲透率下降，壓力梯度逐漸增大。根據(jù)圖9中180 min后壓力分布變化顯示，模型內(nèi)整體壓力抬升，0 ～ 0.25 m段壓力梯度由180 min的2 MPa/m增至300 min的4.08 MPa/m。壓力梯度的陡增也增強了近井的節(jié)流膨脹效應，如圖9所示，出口處溫度在經(jīng)歷140 min的快速下降后，直至240 min幾乎不再繼續(xù)下降，保持在約0 ℃，而240 min后繼續(xù)快速下降，分析由于出口處冰飽和度增加，壓力梯度增加，氣體節(jié)流膨脹加劇。除出口段，其余測點位置溫度由于水合物形成放熱，均有小幅回升。

圖9 第2組試驗180 min后儲層壓力演化Fig.9 Evolution of pressure after 180 min in the second experiment

第2組試驗中進出口氣量及水合物形成量變化如圖10所示，60 min后長管內(nèi)水合物開始快速形成，與第1組試驗不同，水合物含量增長速度比較穩(wěn)定，在孔隙度為0.305的情形下，截至360 min，水合物含量為0.108×10-3m3，估算水合物穩(wěn)定區(qū)域平均水合物飽和度為15.4%，低于第2組試驗原始含水飽和度31.7%，因此可以判定水合物形成對氣體通道無實質(zhì)影響，60～240 min水合物形成時間段，產(chǎn)氣速率并未有明顯下降，240 min后產(chǎn)氣速率下降是由于出口端冰形成。

圖10 第2組試驗測量的進出口氣量及水合物含量變化Fig.10 Inlet/outlet flow and hydrate formation state in the second experiment

2.1.3 分解前緣距井口8 m

第3組試驗模擬分解前緣距井口8 m的情形，壓力設置與前兩組相同，圖11為模型內(nèi)溫度、壓力分布隨時間演化。相較于前緣距井口3和5 m情形，8 m距離時溫度下降程度大幅降低，6 h后出口溫度僅降至約1 ℃，在試驗過程中長管內(nèi)的壓力分布也基本穩(wěn)定。

圖12為第3組試驗中壓力分布情況及水合物穩(wěn)定區(qū)擴展過程?？梢钥闯?，前緣距井口8 m情況下，水合物穩(wěn)定區(qū)擴展速度顯著放慢，60 min時儲層入口出現(xiàn)水合物穩(wěn)定區(qū)域，到第180 min時，穩(wěn)定區(qū)前緣擴展至距出口5 m處。180 min后靠近出口區(qū)域溫度下降速度加快，前緣推進速度加快，截至360 min，前緣位置擴展至距出口0.75 m處。

第3組試驗中進出口氣量及水合物形成量變化如圖13所示。在孔隙度為0.328的條件下，180 min后水合物形成速率加快，360 min內(nèi)儲層中預估共形成水合物0.042 7×10-3m3，水合物穩(wěn)定區(qū)內(nèi)平均水合物飽和度為3.7%，遠低于前兩組試驗。

圖11 第3組試驗測量的溫度和壓力分布隨時間演化Fig.11 Evolution of temperature and pressure distribution over time in the third experiment

圖12 第3組試驗測量的壓力分布及水合物穩(wěn)定區(qū)擴展過程Fig.12 Pressure distribution and expansion of hydrate stability zone in the third experiment

圖13 第3組試驗測量的進出口氣量及水合物含量變化情況Fig.13 Inlet/outlet flow and hydrate formation state in the third experiment

2.2 不同生產(chǎn)壓差

通過設置不同出口壓力，研究不同生產(chǎn)壓差對儲層溫度、壓力及水合物二次形成影響，選取第2組(壓差5 MPa)、第4組(壓差3 MPa)及第5組(壓差7 MPa)試驗數(shù)據(jù)，并依據(jù)前文方法預測不同時間下水合物穩(wěn)定區(qū)域范圍。如圖14所示，進出口壓差3 MPa時，出口溫度360 min內(nèi)僅降至4.3 ℃，遠低于壓差7 MPa時的-14.8 ℃。且在試驗前期壓差3 MPa時，水合物穩(wěn)定區(qū)擴展速度遠慢于5和7 MPa情形。120 min時第4組試驗水合物穩(wěn)定域前緣僅推進至距出口1.75 m處，大幅慢于第2組的3.25 m和第5組(7 MPa)的3.75 m，但對于最終水合物穩(wěn)定域范圍，壓差越小，范圍反而越大。分析原因在于，在入口壓力相同情況下，壓差越大出口壓力越小，出口形成水合物所需平衡溫度越低。

圖14 不同壓差試驗條件下溫度分布及水合物穩(wěn)定區(qū)演化過程Fig.14 Temperature distribution and evolution of hydrate stability zone under different press difference condition

圖15為不同進出口壓差下產(chǎn)氣速率與累產(chǎn)氣量變化圖?？梢钥闯觯邏翰?7 MPa)產(chǎn)氣速率有明顯下降，出口氣量由峰值7.6 L/min下降至6.25 L/min，低壓差(3 MPa)產(chǎn)氣速率無明顯變化，穩(wěn)定在4.5 L/min。圖16為不同壓差下水合物形成量隨時間變化曲線，其中壓差7 MPa時水合物形成速率高，最終水合物量為0.118×10-3m3，水合物飽和度估算為18.5%，低于初始含水飽和度29.4%，產(chǎn)量急劇下降的原因源于出口低溫帶形成冰，降低儲層滲透率。壓差3 MPa時，盡管水合物穩(wěn)定帶范圍大于高壓差情況，但水合物形成量遠低于上述高壓差情況，試驗結(jié)束時僅形成0.022×10-3m3，飽和度約為2.9%，飽和度低且對產(chǎn)氣量無明顯影響，這也說明開采中采用低壓差生產(chǎn)，水合物二次形成對生產(chǎn)影響較小。

圖15 不同壓差試驗條件下產(chǎn)氣對比Fig.15 Comparison of gas production under different press difference condition

圖16 不同壓差試驗條件下水合物形成對比Fig.16 Comparison of hydrate formation under different press difference condition

2.3 不同儲層滲透率

通過制備不同滲透率樣品，研究不同滲透率對儲層溫度、壓力及水合物二次形成影響，選取第2組(98.3×10-3μm2)、第6組(48.2×10-3μm2)及第7組(11.2×10-3μm2)組試驗數(shù)據(jù)，并依據(jù)前文方法預測不同時間下水合物穩(wěn)定區(qū)域范圍。

圖17為不同滲透率情況下儲層溫度演化及水合物穩(wěn)定區(qū)域擴展情況?？梢钥闯觯瑑訚B透率越低，儲層溫度下降幅度越小，滲透率為11.2×10-3μm2時，出口溫度僅降至7.2 ℃，遠高于該處平衡溫度，且預測的水合物穩(wěn)定帶遠小于高滲透率儲層，僅入口處0.5 m范圍內(nèi)滿足水合物形成條件。

圖17 不同滲透率試驗條件下溫度分布及水合物穩(wěn)定區(qū)演化過程Fig.17 Temperature distribution and evolution of hydrate stability zone under different permeability condition

3 結(jié) 論

(1)水合物二次形成可以分為2種情況，第2種單獨出現(xiàn)在已完全分解區(qū)域，影響氣水相滲，阻礙壓差的擴散，第2種形成在水合物分解區(qū)域，與水合物分解交替出現(xiàn)，造成水合物前緣推進緩慢。

(2)采用強降壓方式開采水合物藏，水合物分解形成的低溫區(qū)域內(nèi)，大量水合物分解氣體在大生產(chǎn)壓差驅(qū)替下形成劇烈的節(jié)流膨脹效應，造成儲層溫度進一步下降。

(3)水合物分解前緣越靠近井筒，即開井生產(chǎn)時間越短、壓差越大，降溫效果越強，會在近井形成較高飽和度水合物及井壁四周形成冰，迅速降低氣相流動通道，嚴重影響初期水合物分解、產(chǎn)氣速率。在小壓差開采條件下井周一般不會出現(xiàn)水合物二次形成，隨著生產(chǎn)持續(xù)，分解前緣逐漸遠離井筒，壓力梯度降低，近井氣體節(jié)流膨脹效應減輕，盡管溫度壓力條件仍會左移至相平衡曲線上面，但水合物二次形成量小，考慮到水合物二次形成區(qū)域較大，實際生產(chǎn)中會影響水合物分解前緣前部分解區(qū)內(nèi)水合物分解速度。

(4)大壓差開采條件下水合物分解前緣水合物二次形成量大，但延伸范圍卻比小壓差條件更小，小壓差水合物二次形成區(qū)域延伸至井筒。分別對應著2種不同的生產(chǎn)不利因素：第1種小壓差情況下分解氣供給小，造成分解前緣前部水合物二次形成區(qū)域范圍大，即水合物-水-氣三相區(qū)域延伸范圍長，可能造成近井水合物始終無法完全分解；第2種大壓差情況，儲層溫度下降程度大，盡管因為低壓力，井壁附近水合物可分解完全，但分解區(qū)內(nèi)水合物二次形成量大，造成開采效率大幅下降。因此抑制近井范圍內(nèi)水合物二次生成并建立高效滲流通道是保障水合物高效穩(wěn)產(chǎn)的重要因素。

(5)低滲透水合物儲層氣體流速低，氣體節(jié)流膨脹效應減弱，對儲層溫度傷害低，水合物二次形成帶窄，說明低滲透水合物儲層開采過程中水合物分解區(qū)域窄，但滲透率低帶來產(chǎn)能不足的困擾，建立儲層疏通通道，延伸水合物分解前緣是提高產(chǎn)能和避免開采過程中水合物二次形成的方法之一。