Mathematical Model and Simulation of Gas Hydrate Reservoir Decomposition by Depressurization Modèle mathématique et simulation de dépressurisation et de décompression d’un réservoir d’hydrates de méthane

Abstract

The numerical model for the depressurization of methane hydrates in a confined reservoir is presented based on mass conservation in porous media, incorporating multiphase flow theory and kinetics of gas hydrate dissociation. The universal implicit difference method is adopted, and the corresponding computer program is developed. During the production of the hydrate reservoir, distribution and the physical changes are analyzed and the gas hydrate dissociation and gas production law are studied from the computation. A numerical simulation shows that the reservoir pressure is descending slowly, which benefits the stabilization of the reservoir and inevitably decreases the efficiency in the production of gas hydrates in the depressurizing process. The gas production rate is controlled by the well pressure. The results are presented to show how this model may be used to estimate a lower downhole pressure of the well for hydrate recovery and how these results depend on reservoir and hydrate properties. Le modèle numérique présenté ici simule la dépressurisation d’hydrates de méthane dans un réservoir confiné; il se base sur le principe de conservation de la masse en milieu poreux, en intégrant la théorie de l’écoulement polyphasique et la cinétique de dissociation des hydrates de méthane. La méthode implicite et universelle des différences finies est utilisée et le programme informatique qui s’y rapporte est développé. Lors de l’exploitation du réservoir d’hydrates de méthane, la répartition et les changements physiques sont analysés et les lois sur la dissociation des hydrates de méthane et la production de gaz sont étudiées à partir des calculs. Une simulation numérique montre que la pression dans le réservoir diminue lentement, ce qui permet au réservoir de se stabiliser et diminue inévitablement le rendement de l’exploitation d’hydrates de méthane lors du processus de dépressurisation. Le rythme de production du gaz est contrôlé par la pression au puits. Les résultats présentés montrent comment ce modèle peut être utilisé pour proposer une pression abaissée au fond du puits afin de récupérer l’hydrate de méthane. De plus, ces résultats démontrent qu’ils dépendent des propriétés des hydrates de méthane et du réservoir.