我国海域天然气水合物藏渗透率低，目前试采产能仍难以达到商业化开发的最低要求，大幅提高储层渗流能力和气体产能，是天然气水合物藏走向商业化开发之路的重要途径之一。近年来众多学者采用数值模拟方法对天然气水合物藏储层改造的开发效果进行了探索性研究。但目前专业天然气水合物藏数值模拟器均不包含储层改造模拟模块，因而当前研究主要采用对结构化网格进行整体加密或局部加密的方法对储层改造区的形态进行表征。但网格加密方法一方面难以满足具有复杂拓扑结构储层改造区形态的精确描述，另一方面受限于网格数量和计算速度的要求，加密幅度有限，难以实现基质与储层改造区之间传质传热规律的表征。中国石油大学（华东）刘永革副教授团队基于离散裂缝理论对Tough+Hydrate软件进行了二次开发，添加了PEBI非结构网格划分模块和基质—储层改造区传质传热计算模块，实现了基质和裂缝之间传质传热的准确模型。在此基础上参考南海神狐海域试采区天然气水合物藏的基本参数建立了I类天然气水合物藏数值模拟模型，并以水力压裂方法为例，研究了储层改造辅助降压开发的产能和物理场变化规律，并对产能影响因素进行了分析。研究成果可为储层改造技术在我国海域天然气水合物藏中的应用提供基础理论支撑。相关研究认识刊登在《石油学报》第45卷第2期。
基于离散裂缝理论，研究团队建立了基质和储层改造区的质量守恒方程、能量守恒方程以及基质和储层改造区之间的传质传热表征模型，实现了基质和毫米级裂缝之间传质传热规律的准确表征，构建了天然气水合物藏储层改造辅助降压开发数值模拟方法。
水力压裂储层改造后，自由气和自由水可沿高导流裂缝快速进入水平井并被采出，同时降压幅度越大，水合物分解速率越快，因而水力压裂辅助降压开发可以更加充分地利用地层的压能和热能促进水合物分解。模拟结果表明，相较于单一水平井降压开发，水力压裂后峰值产量和长期开发累积产气量的增幅分别为198.7%和108.1%，水力压裂可以大幅增加I类天然气水合物藏的降压开发产能。
裂缝导流能力越强、条数越多、长度越大，降压开发的产能也越高。因而在保证作业安全性和经济可行性的前提下，应采用多段压裂方式提高裂缝条数和长度，并采用嵌入低的压裂支撑剂增大裂缝导流能力从而提高水力压裂后的降压开发产能。
由于储层中可用于水合物分解的热能有限，因而降压开发后期储层热能被大量消耗后产能的下降速度快，同时水合物藏中仍然具有大量未分解水合物，采用降压转注热开发可进一步促进水合物分解并提高产能。
论文链接：http://www.syxb-cps.com.cn/CN/10.7623/syxb202402007
