学术论文

物质运移和热量传递的效率低下以及储层稳定是天然气水合物高效开采面临的关键难题之一。为了解决这一问题，提出了一种基于储层保护的间接置换开采方法。这种方法通过重力筛分介质，分离天然气水合物分解和二氧化碳水合物合成的反应界面，同时在界面之间分离和运移反应物，形成物质的单向运移通道，从而显著提高物质运移效率，使天然气水合物的分解与二氧化碳水合物的合成得以分区同时进行。

该方法利用储层环境热、注入流体的敏感热以及二氧化碳水合物合成释放的热作为天然气水合物分解的热源，保持热传导距离相对反应界面恒定，以此优化供热效率。通过主动降温固结井周地层流体，可以封堵地层裂隙并强化地层，利用二氧化碳水合物重塑储层强度。同时，在矿床中留设支撑结构/矿柱来分担水合物分解区的上覆岩重，进一步优化布井参数和开采时空顺序，以协调地层整体变形，保持地层的相对完整性。