王晓辉，许强，郑华星，孙长宇，陈光进

（中国石油大学（北京）重质油国家重点实验室，北京102249）

引 言

气体水合物是由气体小分子（甲烷、乙烷等）与水在低温高压条件下形成的固态结晶体，又称笼型水合物(clathrate hydrate)[1]。自然环境中，水合物所包络的气体以甲烷为主，资源量约为2×1016m3，是全球常规化石能源总碳量的2 倍，被视为一种重要的清洁能源[2-3]。相较于常规油气田，天然气水合物藏是一个更为复杂的体系，开采过程不仅存在流体渗流，还涉及相变和储层骨架结构的变化，导致大量产水、产砂和产气周期短等问题。水合物开采技术的突破和技术本身能源效率的提高是决定其实现商业性开采的关键。

水合物开发的常规途径是首先破坏沉积物中水合物的热力学稳定性，使其原位分解出天然气和水，再采用类似于常规气田的开采方法采收天然气。目前公开报道的水合物开采模式有降压、注热、注剂（如：氯化钙、甲醇、乙二醇）、CO2置换、微波加热、固体流化、水力压裂及它们之间的组合[4-8]。降压法简单易行，无额外的热量消耗，能源效率高，但水合物的分解导致储层温度迅速下降，继而影响产气速率[9-13]。1963 年，苏联的Messoyakha 气田就是采用这种方案，后期注入CaCl2无机盐溶解强化产气速率[14]。注入激发能源（如热水、热盐水）会显著提高产气速率[15-17]，但是开采过程的整体能源效率会降低。Yuan 等[18]、Feng 等[19-21]将采出天然气的燃烧热与加热热水所消耗的热量之比定义为能源效率，考察热水注入温度、注入速率和热水盐度对能源效率的影响。……