Numerical investigation of gas and sand production from hydrate-bearing sediments by incorporating sand migration based on IMPES method

饱和(图论) 水合物 岩土工程 石油工程 笼状水合物 地质学 有效应力 流量(数学) 机械 材料科学 化学 数学 组合数学 物理 有机化学
作者
Xiaodong Li,Yizhao Wan,Gang Lei,Jiaxin Sun,W. Cheng,Xiaofeng Dou,Yupei Zhao,Fulong Ning
出处
期刊:Energy [Elsevier]
卷期号:288: 129556-129556
标识
DOI:10.1016/j.energy.2023.129556
摘要

Accurately predicting gas and sand production from oceanic gas hydrate reservoirs considering multi-field coupling effects is crucial. To address this, we first systematically summarized the multi-field coupling effect of gas hydrate-bearing sediments (GHBS) during sand production and gas production. After that, we developed a thermo-hydro-mechanical coupled model that incorporates both sand detachment and sand migration (THMS) to describe the complex behaviors of fluid and solid flow. We then solved this model using the implicit pressure-explicit saturation (IMPES) method and incremental scheme for a cylindrical core and presented a detailed algorithm derivation process for reproducibility. The newly developed model was validated through comparison with available experimental data. Subsequently, several parameter effects, including outlet pressure, initial hydrate saturation, load stress, and sand detachable ratio, on the behaviors of fluid and solid flow were studied. The computation results indicate that high sand production can be induced by low outlet pressure, high initial hydrate saturation, high load stress, and high sand detachable ratio. Meanwhile, high cumulative gas production can be caused by low outlet pressure, low initial hydrate saturation, high load stress, and high sand detachable ratio.

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