广州海洋局揭示膨胀性黏土层对水合物降压开采产气产水行为的影响机制

　　近日，广州海洋局在石油科学领域著名学术期刊《Petroleum Science》（中科院1区TOP期刊，影响因子：6.1）在线发表论文成果，揭示了膨胀性黏土层对天然气水合物降压开采产气产水行为的影响，对天然气水合物安全高效开发具有科学指导意义。

　　深海天然气水合物储层中广泛发育黏土矿物，尤其是含蒙脱石等膨胀性黏土的沉积物，在以降压法为主的天然气水合物开采过程中，往往会出现产水受限、产气效率波动等问题。然而，黏土层对水合物分解及流体产出行为的影响机制仍缺乏系统认识。

　　研究团队构建了黏土层、砂层及砂—黏土交互层三类含水合物沉积物模型，并在不同井底压力条件下开展降压开采模拟实验，系统对比研究了产气、产水以及温压时空演化特征。

　　实验结果表明，在特定井底压力条件下，黏土层水回收率极低、气回收率较高；而在砂—黏土交互层体系中，黏土层的存在显著降低了产水效率，并对整体产气过程产生重要影响。此外，较低井底压力虽可提升甲烷采收率，但也会在黏土层中形成持续低温区，增加水合物二次生成风险。

　　研究发现，黏土层中甲烷水合物生成速率和最终饱和度均显著低于砂层，表明黏土束缚水的环境不利于水合物形成。在降压分解阶段，膨胀性黏土层中的水合物较早进入分解过程，同时蒙脱石吸水膨胀会降低产水量并改变孔隙空间内的气—水分布。

　　该研究揭示了膨胀性黏土层控制深海天然气水合物降压开采流体产出行为的关键机制，为我国南海富黏土水合物储层开采参数优化及安全高效开发提供了理论基础和实验数据。

　　论文第一作者为广州海洋局任俊杰博士后，通讯作者为清华大学深圳国际研究生院殷振元副教授。该研究由天然气水合物勘查开发国家工程研究中心开放基金重点课题（NERCZ202401）、国家重点研发计划项目课题（2024YFC2814703）等资助。

　　文章信息：Ren, J., Lu, H., Xu, C., Zheng, J., Zhang, Y., Liu, Y., Linga, P., & Yin, Z. Effects of swelling clay layers on fluid production from hydrate-bearing sediments induced by depressurization. Petroleum Science, Available online 17 March 2026. 

　　论文原文链接：https://doi.org/10.1016/j.petsci.2026.03.029