惠程玉 張逸群 張潘潘 武曉亞 李根生 黃浩宸

“油氣資源與探測”國家重點實驗室·中國石油大學（北京）

0 引言

天然氣水合物（以下簡稱水合物）是一種賦存于低溫、高壓環(huán)境的籠狀結晶化合物[1]，主要分布于凍土帶及深海大陸架沉積物中[2-3]，儲量可觀[4-5]。作為清潔無污染的潛在能源，水合物的開發(fā)利用對優(yōu)化能源結構，改善氣候環(huán)境具有重要意義[6-8]，常規(guī)開采方式包括降壓法[9]、注熱法[10]、置換法[11]及注抑制劑法[12]。我國曾兩次在南海應用降壓法開展試采工作，其中2020年試采持續(xù)產氣30 d，創(chuàng)造了“累計產氣量 86.14×104m3，日均產氣量 2.87×104m3”兩項世界紀錄[13-15]，但產氣量距離水合物商業(yè)化開發(fā)門檻仍有差距[16]，提高開采效率成為開發(fā)的關鍵所在[17]。

前人研究結果表明，水合物沉積物具備可壓性，壓裂裂縫可以促進壓力降傳播，壓裂是提高水合物開采效率的潛在方法之一[18]。前人已對水合物儲層水力壓裂可行性及增產能力開展了部分研究，Konno等[19]通過CT掃描發(fā)現(xiàn)水合物沉積物中可以產生高導流裂縫，且在壓力作用下裂縫閉合后，滲透率仍有所提高。楊柳等[20]通過實驗研究發(fā)現(xiàn)粉質黏土沉積物骨架可以產生垂直裂縫及水平裂縫。Chen等[21]研究發(fā)現(xiàn)，相鄰裂縫可促進縫間水合物的分解，且增產效率隨間距增加先增大后減小。Feng等[22]研究發(fā)現(xiàn)，壓裂與降壓法聯(lián)合開采可以提高儲層中分解氣進入井筒的比例，從而提高生產氣水比。Sun等[23]在二維模型中比較了水平裂縫與豎直裂縫的增產效果，豎直縫較早打開邊界層，減弱了壓力降傳播，長期開采中水平縫效果更好。

針對我國南海水合物泥質粉砂儲層低滲弱膠結的特點，李根生等[24-26]提出了空化射流鉆徑向水平井+篩管完井一體化防砂開采水合物新方法，但當前徑向井分支數(shù)與裂縫參數(shù)對產能的影響規(guī)律研究仍相對較少，水合物增產缺乏理論基礎。為此，本文提出了徑向井復合壓裂降壓法開采水合物新思路。針對徑向井壓裂開采水合物藏，建立了三維數(shù)值模型，設置了不同參數(shù)的徑向井及壓裂裂縫，對比開采過程中儲層的壓力溫度響應、產氣產水特征以及水合物、甲烷的飽和度變化規(guī)律，進一步分析了徑向井分支數(shù)及裂縫參數(shù)對于水合物開采的影響規(guī)律，以期促進我國南海水合物早日實現(xiàn)商業(yè)化開采。

1 數(shù)值模型

1.1 水合物儲層產能模擬工具

隨著對水合物研究的逐漸深入，當前全球范圍內已經形成多種水合物數(shù)值模擬方法，可分為研究型程序和商業(yè)化軟件。其中主要包括：美國勞倫斯伯克利國家實驗室開發(fā)的HydrateResSim (HRS)和TOUGH+HYDRATE，日本東京大學研發(fā)的MH21-HYDRES，加拿大卡爾加里大學基于GPRS模擬器開發(fā)的GPRS-Hydrate模塊以及CMG公司開發(fā)的CMG STARS模擬器[27]。

本文研究使用HRS作為數(shù)值模擬工具，這是目前學者們唯一能夠免費獲取源代碼的模擬程序[28]。該程序包含兩種描述水合物合成與分解的模型，分別為相平衡模型與動力學模型。模擬中可以包含4種相態(tài)：液相、氣相、水合物固相以及冰固相。HRS采用達西定律描述含水合物沉積物中甲烷和水的滲流行為，可以模擬熱量的流動、傳輸和交換（水合物合成及分解），還考慮了儲層壓縮性的影響（溫度壓力變化對儲層孔隙度的影響），能夠實現(xiàn)不同尺度下水合物降壓法及注熱開采產能模擬。

1.2 相平衡模型中的數(shù)學方程

前人研究結果表明，在模型為礦藏尺度且開采時間較長時，HRS提供的相平衡模型與動力學模型所取得的結果相似[29]。考慮到運算效率，本文研究選用相平衡模型，該模型中，水合物相不作為獨立組分參與運算，初始儲層中水合物為固態(tài)，壓力溫度條件達到相變反應要求時發(fā)生水合物相變過程，這一過程由反應中傳質傳熱決定。

本文研究中，假設儲層中水合物類型為單一甲烷水合物，基于熱動力學原理，反應過程中甲烷水合物生成及分解如式（1）：

式中Nm表示反應水化數(shù)，下標m代表甲烷。

HRS使用積分有限差分法對模擬域進行離散，離散后單個控制體單元內，不同組分的質量/能量守恒方程如式（2）：

式中Vn表示控制體單元體積，m3；M K表示組分K的質量密度，kg/m3，表示組分K的能量密度時，為 J/m3；Гn表示控制體單元表面積，m2；F K表示組分K的達西質量通量， kg/(m2·s)，表示組分K的達西能量通量時，為J/(m2·s)；n表示單位法向量，無量綱；qK表示源匯項，表示注入或產出的質量通量，kg/(m3·s)，表示組分K的能量通量時，為 J/(m3·s)。

相平衡反應方程運算中，組分K的質量累計項M K如式（3）所示：

式中φ表示孔隙度，無量綱；β表示組分K的相態(tài)，包括氣、液兩相；Sβ表示β相態(tài)在儲層孔隙中的飽和度，無量綱；ρβ表示β相態(tài)的密度，kg/m3；表示組分K在β相態(tài)中的質量分數(shù)，無量綱。

組分K在不同相態(tài)中的質量流量通量符合達西定理，其表達如式（4）：

式中K0表示儲層的原始滲透率，m2；Krβ表示β相在孔隙中的相對滲透率，無量綱；μβ表示β相的黏度，Pa·s；g表示重力加速度，m/s2。

對于組分K源匯項的處理如式（5）：

式中qβ表示組分K為β相態(tài)時的質量流量，kg/(m3·s)。

溫度壓力變化影響下儲層的孔隙度變化如式（6）：

式中φ'表示溫壓作用影響下的孔隙度，m2；Cp表示巖石的壓力壓縮因子，Pa-1；Δp表示儲層壓力變化，Pa；CT表示巖石的溫度壓縮因子，K-1；ΔT表示儲層溫度變化，K。

1.3 模型描述

本模型的建立基于Moridis[30]劃分的第3類水合物藏，即地層中只包含單一的水合物儲層，不存在游離氣層或混合層，模型參數(shù)選擇基于我國南海神狐海域水合物測井資料[31-32]。

筆者提出的徑向井復合壓裂降壓法開采水合物思路如圖1所示。選用雙分支與四分支徑向井開展壓裂增產研究，考慮到數(shù)值模擬對稱的特點，建立礦藏尺度 1/4 模型，模型大小為 100 m×100 m×100 m。模型頂部深度為1 285 m，水合物儲層位于模型中部，厚度為40 m，上覆層和下伏層為滲透性蓋層，厚度為30 m，儲層與蓋層傳熱以熱傳導和熱對流方式進行。主井筒和徑向井筒水力半徑均設置為0.1 m，徑向井分支長度為20 m，位置設置于水合物儲層中間，雙分支井模型如圖2所示。距離主井筒7.5 m和14 m處分別預置壓裂裂縫網格，設置每個徑向井分支裂縫總長度為40 m，裂縫寬度為0.005 m[33]，忽略地應力的影響，裂縫形態(tài)在開采過程中保持不變。分別設置7個算例，具體算例設計如表1所示。

圖1 徑向井+篩管完井一體化復合壓裂開采方法示意圖

圖2 模型設置示意圖

表1 算例設計方案表

1.4 網格劃分與初始化

考慮到降壓法所引起的水合物相變與傳質傳熱主要發(fā)生在井筒及裂縫區(qū)域附近，對此區(qū)域網格使用等比方式進行加密，x與y方向加密方式相同。本文所建立的三維模型網格劃分方式如圖3所示。考慮到優(yōu)化網格數(shù)量與運算效率，對模型做網格無關性分析，結果如圖4所示，可見網格數(shù)量超過3.5×104時水合物產能基本相同。本研究中選用數(shù)量為4.0×104的網格模型，加入裂縫網格后整個模擬區(qū)域共有網格43 953個。主井筒壓力設置為3 MPa模擬降壓開采方法，開采過程中保持不變。為模擬真實井筒環(huán)境并減少運算時長，本文借鑒前人模型設置方式[34]，將井筒網格軸向與徑向滲透率分別設為 5×10-9m2、1×10-11m2，孔隙度設置為1，相對滲透率等于絕對滲透率，且不存在毛細管力。裂縫區(qū)域網格滲透率設為 1×10-10m2[21-22]，孔隙度為 0.5，假定此區(qū)域水合物在壓裂過程中已完全分解，水合物飽和度設置為0。模型頂部和底部邊界處的溫度與壓力條件恒定，從而模擬邊界處滲流與傳熱的影響[35]，模型初始溫壓條件如圖5所示，關于模型更多參數(shù)設置如表2所示。

圖3 模型網格劃分示意圖

圖4 網格無關性分析產氣量圖

圖5 模型初始溫壓條件示意圖

表2 模型中應用的水合物藏參數(shù)表

2 結果與討論

2.1 儲層壓力變化

降壓法通過降低儲層壓力至水合物平衡態(tài)壓力之下，促使水合物發(fā)生分解。圖6分別繪制了算例1～4在x-y平面降壓開采不同時長儲層壓力分布云圖。降壓開采10 d時，算例1壓力降由徑向井向儲層內部傳播，低壓區(qū)域（儲層壓力＜6 MPa）沿x軸呈梭形分布，壓力降傳播前緣呈不規(guī)則半圓形。由于徑向井軸向滲透率較高，開采初期（前100 d），壓力降沿x方向傳播距離更遠，傳播至儲層內50 m處。隨著開采的進行，壓力降逐漸傳播至儲層內部，水合物分解區(qū)域逐漸擴大。由于儲層初始滲透率較低，生產壓差主要用于克服近井周圍滲透阻力，近井區(qū)域降壓效果優(yōu)于遠井區(qū)域。

圖6 x-y平面算例1～4開采不同時長下儲層壓力分布云圖

對比算例2～4儲層壓力分布云圖（圖6）發(fā)現(xiàn)，壓裂裂縫在整個開采周期均有效提升了y方向壓力降傳播距離。開采第10 d，算例2、3中y方向壓力降前緣分別傳播至48 m、45 m處，可見裂縫半長相等時，距離主井筒越近，開采初期克服近井地帶滲流阻力表現(xiàn)越好，越有利于壓力降傳播至儲層內部。同時期算例4壓力降沿y方向僅傳播至41 m處，即開采初期單條長裂縫構建的高導流通道達到儲層更遠處，促使壓力降早期快速傳播。對比不同開采時長壓力云圖發(fā)現(xiàn)，壓力降傳播主要發(fā)生在前100 d。對比第600 d與第800 d壓力分布云圖，壓力降傳播前緣位置變化不明顯，且低壓區(qū)域相較于前100 d范圍變小，說明儲層壓力發(fā)生恢復。開采進行到第800 d時，對比不同算例壓力分布云圖發(fā)現(xiàn)，算例4低壓區(qū)域分布最廣。綜上所述，單條長裂縫在開采前期有利于壓力降快速傳播，增加裂縫數(shù)量在開采后期降壓表現(xiàn)更好。

2.2 儲層溫度響應

水合物分解反應為吸熱反應，降壓開采過程中儲層溫度場會發(fā)生變化。圖7分別繪制了算例1、4在x-y平面降壓開采不同時長儲層溫度分布云圖。比較不同開采時長溫度分布云圖發(fā)現(xiàn)，開采初期低溫區(qū)域主要圍繞主井筒附近，隨著開采的進行，低溫區(qū)域呈梭形向儲層內部逐漸擴展。對比2個算例前100 d內溫度分布圖發(fā)現(xiàn)，算例4低溫區(qū)域范圍更廣，壓裂裂縫提高了水合物分解效率。結合相同開采時長壓力分布圖發(fā)現(xiàn)，低溫區(qū)域面積小于壓力降傳播范圍，即水合物分解速度落后于壓力降傳播速度。

圖7 x-y平面算例1、4開采不同時長下儲層溫度分布云圖

前人研究表明，水合物開采過程中存在自鎖效應[4]：分解反應會吸收儲層內部熱量導致溫度降低，同時分解氣會導致儲層內壓力升高，由于儲層滲透率較低，壓力與熱量無法快速傳遞及補充，在高壓低溫條件下會發(fā)生水合物二次生成。觀察儲層溫度分布云圖，發(fā)現(xiàn)在低溫區(qū)域外圍，水合物二次生成釋放熱量導致存在部分區(qū)域溫度高于儲層初始溫度。開采進行到第100 d，算例4二次生成高溫區(qū)域范圍最廣，即有最多的分解氣參與了水合物二次生成。圖8分別繪制了算例1～4在x-z平面降壓開采不同時長儲層溫度分布云圖。對比x-z方向溫度分布云圖，開采進行到第100 d，邊界層溫度出現(xiàn)明顯擾動，結合壓力分布圖發(fā)現(xiàn)，此時壓力降已傳播到邊界層，上覆層及下伏層兩個滲透性邊界開始對儲層進行熱量補充。開采進行到第600 d時，受下伏層熱量補充影響，近井地帶低溫區(qū)域完全消失。開采進行到第800天時，觀察到算例1仍存在水合物二次合成所產生的高溫區(qū)域，其余3組算例中下伏層熱量均補充至水合物層中部，熱量補充范圍：算例4＞算例2＞算例3。研究表明壓裂裂縫加速了下伏層熱量補給，總縫長相同時增加裂縫數(shù)量可以提高補充效率。

圖8 x-z平面算例1～4開采不同時長下儲層溫度分布云圖

2.3 水合物飽和度變化

基于前述分析可知壓裂裂縫有效提高了壓力降傳播范圍，促進了水合物分解。圖9分別繪制了算例1～4在x-y平面降壓開采不同時長水合物飽和度分布云圖。觀察水合物飽和度分布圖發(fā)現(xiàn)，水合物分解并非從主井筒均勻向儲層推進，壓力降傳播速度高于水合物分解速度，水合物分解僅發(fā)生在滿足低于平衡態(tài)壓力的儲層區(qū)域。開采初期，水合物分解主要圍繞徑向井井筒及壓裂裂縫區(qū)域發(fā)生。隨著水合物開采進行，有無裂縫存在的情況下，水合物分解前緣沿x方向變化較小，沿y方向變化較為明顯，這與壓力降傳播方式相對應。在算例 1中，水合物分解區(qū)域呈矩形從徑向井筒逐漸向儲層內部推進，在算例2～4中，水合物分解區(qū)域以徑向井和裂縫兩者為起點，呈不規(guī)則形狀向儲層內部推進。水合物開采進行到第600 d時，算例2、3中水合物分解區(qū)域并未完全覆蓋裂縫區(qū)域，且在開采進行到第800 d時，分解區(qū)域幾乎沒有變化。對比算例4，在第600 d時，完全分解區(qū)域已經達到裂縫前端，形狀近似呈矩形，與算例1相似，但是范圍更廣。由此說明，壓裂裂縫所構建的高導流通道在近井區(qū)域可有效克服滲流阻力，促進壓力降傳播，但在遠井裂縫存在區(qū)域，壓力降作用大大降低，不足以滿足水合物分解要求。

圖9 x-y平面算例1～4開采不同時長下水合物飽和度分布云圖

圖10分別繪制了算例1、4在x-z平面降壓開采不同時長儲層水合物飽和度分布云圖。對比算例1、4在x-z平面水合物飽和度分布圖，發(fā)現(xiàn)不考慮縫高影響時，壓裂裂縫對于x-z方向水合物分解模式影響較小，水合物分解模式基本一致，均是從分支井筒開始逐漸向儲層內部分解。開采前100 d，可以觀察到在分解區(qū)域外圍有高于初始飽和度的水合物二次生成區(qū)域，在壓力降傳播到邊界層后，受擾動的影響，邊界層開始向水合物層補充熱量。開采進行到第600 d時，下伏層與水合物層之間的屏障并未完全分解，可觀察到二次生成水合物已經逐漸分解。開采進行到第800 d時，分支井筒與下伏層間的通道均已打開，更利于下伏層熱量對水合物層進行補充。這一結果與溫度分布圖相對應，即算例4更有利于開采后期下伏層對水合物層的熱量補充。在水合物開采前期，降壓法對水合物分解影響較大，在水合物開采后期，地層熱量補充為主要影響因素。

圖10 x-z平面算例1、4開采不同時長下水合物飽和度分布云圖

2.4 甲烷飽和度變化

圖11分別繪制了算例1、4在x-y及x-z平面降壓開采不同時長甲烷飽和度分布云圖。開采進行到第10 d時，高甲烷飽和度區(qū)域（＞0.12）出現(xiàn)在分支井近井區(qū)域。開采進行到第50 d時，算例4中近井端裂縫區(qū)域甲烷氣體飽和度高于遠井端裂縫，這一現(xiàn)象符合壓力降傳播規(guī)律，近井裂縫更有利于開采初期壓力降傳播，提高水合物分解效率。由于儲層初始滲透率較低，前期壓力降迅速傳播，水合物大量分解產生甲烷氣體無法及時進入井筒采出，導致儲層內部甲烷飽和度升高。隨著開采的進行，壓力降傳播速度逐漸降低，分解氣量逐漸減少，且前期分解氣逐漸采出，甲烷氣體飽和度降低。開采進行到第600 d時，水合物分解區(qū)域甲烷飽和度已經降至0.1已下。開采進行到第800 d時，分解區(qū)域與下伏層的屏障已經被破壞，邊界層能量對壓降區(qū)域進行補充，此時甲烷氣體飽和度并未有明顯升高，即二次生成水合物分解所產生甲烷對飽和度影響較小。

圖11 x-y及x-z平面算例1、4開采不同時長下甲烷飽和度分布云圖

前述內容中，為了便于解釋徑向井壓裂復合降壓法開采的增產規(guī)律，筆者討論了壓力場、溫度場、水合物飽和度以及甲烷飽和度的變化趨勢，但實際開采過程中，不同物理場之間相互影響，并無絕對的先后關系[34]。開采過程中，儲層中壓力的變化會引起水合物的分解與二次生成，反應中發(fā)生的熱力學變化又會導致溫度場的改變。上述物理量在不同開采時間的分布云圖說明壓裂裂縫提高了壓力降在儲層中的傳播范圍，有效降低了開采過程中滲流阻力，有助于提高水合物開采效率。

2.5 產能分析

為了得到關于徑向井壓裂復合降壓法開采增產效果定量認識，筆者對比分析了不同徑向井分支數(shù)及壓裂裂縫在開采過程中的產氣產水特征、甲烷采收率以及水合物分解率的變化。定義甲烷采收率為生產井采出的甲烷量與水合物儲層中甲烷原始儲量之比，模型設置中不存在游離氣層及混合層，產出的甲烷均來源于水合物分解，甲烷采收率也代表了儲層中水合物的采出程度。定義水合物分解率為已經發(fā)生分解的水合物與儲層中初始水合物儲量之比，代表了水合物的分解程度。開采過程中只有部分水合物分解后產生的甲烷氣體可以通過生產井產出，因此水合物分解率總是大于甲烷采收率。

圖12-a為算例1～4開采過程中累計產氣量及產氣速率變化曲線。開采第900 d時，算例1天然氣累計產量約為68×104m3，算例2與算例3累計產氣量均超過了75×104m3，算例4累計產氣量最高，超過80×104m3，即壓裂裂縫有效提高了水合物產氣量。開采周期中，甲烷產氣速率分為3個階段：①迅速下降階段，以降壓法開采為起點，持續(xù)時間較短；②持續(xù)產氣階段，產氣速率波動下降，此階段直至水合物分解區(qū)域底部屏障破壞時結束；③熱量補充階段，下伏層流體的熱量補充限制了壓力降傳播，儲層內水合物分解速率降低，且二次生成水合物分解產氣量較少，最終產氣速率呈線性下降。在前350 d內，算例4產氣速率始終最高，然而波動下降幅度最為劇烈。在第350～600 d，算例4的產氣速率出現(xiàn)明顯地下降而后恢復的現(xiàn)象，這是由于水合物大量分解后無法及時補充熱量，發(fā)生“自鎖”效應，導致產氣速率下降，熱量補充后，水合物分解產氣逐漸恢復。

圖12 算例1～4產能變化曲線圖

圖12-b為算例1～4開采過程中生產氣水比及產水速率變化曲線。定義生產氣水比為開采過程中采出甲烷氣的體積與采出水的體積之比，無量綱。開采初期，生產氣水比達到最大值，然后在前100天內快速下降。在此期間，算例1生產氣水比在前50 d高于其余3組算例，結合其產氣速率始終保持較低值，故裂縫在開采初期，同時提高了產氣和產水速率，且對產水速率增幅高于產氣速率，導致生產氣水比降低。開采50～500 d內，算例4的生產氣水比始終高于其他3組算例，即在持續(xù)產氣階段，增加裂縫數(shù)量可以取得更好的生產氣水比，開采表現(xiàn)更優(yōu)。開采前700 d內，產水速率穩(wěn)定增長，700 d后，產水速率增幅發(fā)生變化，且不同算例突變時間點不一致，即水合物分解區(qū)域屏障被破壞，發(fā)生了下伏層對水合物層的流體補充，導致產水速率快速增加。

圖13-a為算例5～7開采過程中產氣速率及累計產氣量變化曲線。對比圖12與圖14可以發(fā)現(xiàn)，隨著徑向井分支數(shù)目增加，全生產周期產氣速率均有較大提升，這與Zhang等[25]的研究結果相匹配。開采過程中，算例6相較于算例5與算例7產氣速率波動較大，在前200 d內，算例6產氣速率最高，200 d后出現(xiàn)顯著降低，原因是裂縫距離主井筒距離較近，前期壓力降傳播速度快，水合物大量分解。開采200 d后由于邊界層熱量無法及時補充，產量出現(xiàn)下降。對比圖12可以發(fā)現(xiàn)，徑向井分支數(shù)增加，開采過程中需要更高效的邊界層熱量供給來促進水合物分解。開采進行前500 d內，算例5～7產氣速率相差顯著，開采進行到第650 d之后，算例5～7產氣速率相近，即裂縫對于開采水合物的增產效果主要集中在開采前中期。對比開采期間累計產量，400 d之前，算例6累計產量高于算例7，400 d后，結果相反。伴隨徑向井分支數(shù)目的增加，可以提高較遠位置壓裂裂縫對水合物開采的增產效果。

圖13 水合物分解率及甲烷采收率變化曲線圖

圖14 算例5～7產能變化曲線圖

圖13-b為算例5～7開采過程中生產氣水比及產水速率變化曲線。觀察圖13-b發(fā)現(xiàn)，開采前中期算例6、7產水速率相近，均高于算例5產水速率，約500 d，2個算例產水速率幾乎同時提高，即邊界層屏障被破壞，水合物開采區(qū)域能量得到補充，相較于雙分支井壓裂開采，邊界層打開時間提前。對比圖12-b發(fā)現(xiàn)，四分支井壓裂在開采前期顯著提高了生產氣水比，更有利于水合物高效開采，在50～400 d，算例6生產氣水比最高，即徑向井分支數(shù)目增加，近井裂縫更有利于甲烷氣體進入井筒采出。開采進行到400 d后，算例5～7生產氣水比近似相同，此時壓裂裂縫對生產氣水比影響較小。

圖14為不同算例水合物分解率及甲烷采收率變化曲線。觀察圖14發(fā)現(xiàn)，相較于徑向井復合降壓法開采水合物，壓裂增產改造方式同時提高了水合物分解率以及甲烷采收率。對比雙分支與四分支徑向井，壓裂相較于非壓裂條件產能平均增加18%與15%。即隨著徑向井分支數(shù)數(shù)量的增加，水合物增產效果提升，但是甲烷采收率與水合物分解率差值增加，即有更多的甲烷留存在儲層中無法采出。

綜上所述，運用徑向井壓裂復合降壓法開采水合物時，壓裂裂縫在井筒附近構建了高導流通道，有效提升了開采過程中的泄流面積。在壓力降傳播過程中，壓裂裂縫有效克服了近井地帶滲流阻力，提高了壓力降的傳播速度與傳播范圍，促進了儲層中水合物的分解，在相同生產壓差下可以獲得更高的甲烷產氣量。同時，壓裂裂縫也存在一定的負面效應，由于水合物分解產生了更多的甲烷氣體，在熱量供應不足的條件下會發(fā)生更為嚴重的“自鎖效應”，這在一定程度上限制了水合物的開采。徑向井分支數(shù)增加，有效提高了產氣速率與生產氣水比，同時也有更多的甲烷無法采出留存在儲層中。

本文通過設置具有滲透邊界的第三類水合物藏，得到了關于徑向井壓裂復合降壓法開采水合物的增產規(guī)律初步認識?？紤]到真實儲層中，水合物藏中或許包含混合層、自由氣層，本研究在模型構建方面仍有值得改進的地方。后期工作中，仍需進一步結合我國南海水合物真實儲層環(huán)境，建立更加完善的三維模型，開展徑向井壓裂參數(shù)對產能的影響規(guī)律研究，以期促進我國南海水合物早日實現(xiàn)商業(yè)化開采。

3 結論

1）徑向井壓裂裂縫在近井地帶構建了高導流通道，提升了開采過程中泄流區(qū)域面積。壓裂裂縫有效克服了井筒周圍滲流阻力，促使壓力降可以更高效地傳播到儲層內部。

2）單雙裂縫開采時，裂縫與主井筒間的距離影響開采初期水合物分解速度，裂縫距離主井筒較近時，更利于壓力降早期傳播，提高水合物分解速度。

3）裂縫總縫長相等時，相較于單一裂縫，雙裂縫開采初期更有效地利用了構建的高導流通道，后期強化了邊界層熱量補充，增產效果更好。

4）徑向井分支數(shù)增加，有效提升了水合物分解率與產氣速率，生產周期中氣水比顯著增大，增產效果優(yōu)異。