深水天然气水合物开采立管力学特性数值模拟研究
深水天然气水合物作为新兴的非传统能源，拥有巨大的储量和开发潜力。天然气水合物开采立管是水合物从海底运输到水面平台的关键设备，外部海洋环境载荷及内部水合物分解多相流共同作用将会造成天然气水合物开采立管产生复杂的变形，甚至威胁其安全。为了研究深水天然气水合物开采过程中生产立管力学响应特性，建立了考虑内部天然气水合物多相流相变和外部海洋环境载荷的水合物开采立管力学分析模型。该模型通过有限元方法进行离散，并采用Newmark β法进行求解。以天然气水合物固态流化开采工艺为例，分析了井筒内天然气水合物分解规律及立管位移、应力响应特性。研究成果表明：水合物在立管中部开始分解产生气体，造成管内压力降低。两端固定连接且没有浮力块配置的水合物生产立管，应力由顶部向底部降低，最大应力始终出现在顶端连接部位。随着水合物含量增加以及生产排量降低，立管位移降低，中下部应力明显增加。水合物开采立管位移和应力随着风速和海流流速增加而增加，随着海流流速增加允许水合物立管安全生产作业的窗口逐渐减小。研究成果可以为深水天然气水合物立管的安全生产及操作提供指导。
天然气水合物 立管 水合物相变 多相流
曾松 毛良杰 李隽
西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室 成都610500 中国石油勘探开发研究院 北京100083
国内会议
江苏无锡
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1685-1696
2021-10-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）