Abstract Reliable estimations of the relative permeability of gas and water in hydrate-bearing sediments (HBS) and the dependency of the relative permeability on hydrate saturation are critical to predict the productivity of a hydrate reservoir. Yet, this remains poorly estimated owing to lack of experimental data associated with difficulties in conducting multiphase flow experiments in HBS. Recognizing the experimental challenges, this study intends to develop and validate a new experimental system and procedure of unsteady-state relative permeability test that can generate reliable and reproducible flow measurements in HBS. Gas hydrate is considered as a part of solid matrix in the sediment, so one of the challenges is to maintain a constant hydrate saturation, which is achieved in this experimental study using tight pressure-temperature (P-T) control near the hydrate stability boundary. The measured differential pressure across the specimen, methane injection flow rate, and volume of displaced brine are used to calculate the relative permeability by adopting a conventional Buckley-Leverett theory-based interpretation method. Residual brine saturation calculated for the hydrate-bearing specimen is higher than that of hydrate-free specimen, presumably due to decrease in pore size, increase in heterogeneity of solid matrix, and increase in size distribution of solid matrix and pore in the presence of hydrates. Further studies are necessary to represent the results of the unsteady-state flow experiment in HBS with a gas hydrate-dependent relative permeability model.

中文翻译：

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为《天然气科学与工程杂志》准备了含气水合物沉积物非稳态相对渗透率测试的实验系统和程序

摘要 含水合物沉积物 (HBS) 中气体和水的相对渗透率的可靠估计以及相对渗透率对水合物饱和度的依赖性对于预测水合物储层的产能至关重要。然而，由于缺乏与在 HBS 中进行多相流实验相关的困难的实验数据，这仍然很难估计。认识到实验挑战，本研究打算开发和验证一种新的非稳态相对渗透率测试实验系统和程序，可以在 HBS 中生成可靠和可重复的流量测量。天然气水合物被认为是沉积物中固体基质的一部分，因此挑战之一是保持恒定的水合物饱和度，这是在该实验研究中使用靠近水合物稳定性边界的严格压力-温度 (PT) 控制实现的。通过采用传统的基于巴克利-莱维特理论的解释方法，测得的整个样本的压差、甲烷注入流速和置换盐水的体积用于计算相对渗透率。含水合物样品计算的残余盐水饱和度高于无水合物样品，推测可能是由于孔隙尺寸减小，固体基质的非均质性增加，以及在水合物存在下固体基质和孔隙的尺寸分布增加. 需要进一步研究以使用依赖于天然气水合物的相对渗透率模型来表示 HBS 中非稳态流动实验的结果。通过采用传统的基于巴克利-莱维特理论的解释方法，测得的整个样本的压差、甲烷注入流速和置换盐水的体积用于计算相对渗透率。含水合物样品计算的残余盐水饱和度高于无水合物样品，推测可能是由于孔隙尺寸减小，固体基质的非均质性增加，以及在水合物存在下固体基质和孔隙的尺寸分布增加. 需要进一步研究以使用依赖于天然气水合物的相对渗透率模型来表示 HBS 中非稳态流动实验的结果。通过采用传统的基于巴克利-莱维特理论的解释方法，测得的整个样本的压差、甲烷注入流速和置换盐水的体积用于计算相对渗透率。含水合物样品计算的残余盐水饱和度高于无水合物样品，推测可能是由于孔隙尺寸减小，固体基质的非均质性增加，以及在水合物存在下固体基质和孔隙的尺寸分布增加. 需要进一步研究以使用依赖于天然气水合物的相对渗透率模型来表示 HBS 中非稳态流动实验的结果。采用传统的基于巴克利-莱维特理论的解释方法，利用置换盐水的体积和体积计算相对渗透率。含水合物样品计算的残余盐水饱和度高于无水合物样品，推测可能是由于孔隙尺寸减小，固体基质的非均质性增加，以及在水合物存在下固体基质和孔隙的尺寸分布增加. 需要进一步研究以使用依赖于天然气水合物的相对渗透率模型来表示 HBS 中非稳态流动实验的结果。采用传统的基于巴克利-莱维特理论的解释方法，利用置换盐水的体积和体积计算相对渗透率。含水合物样品计算的残余盐水饱和度高于无水合物样品，推测可能是由于孔隙尺寸减小，固体基质的非均质性增加，以及在水合物存在下固体基质和孔隙的尺寸分布增加. 需要进一步研究以使用依赖于天然气水合物的相对渗透率模型来表示 HBS 中非稳态流动实验的结果。增加固体基质的非均质性，增加固体基质和孔隙在水合物存在下的尺寸分布。需要进一步研究以使用依赖于天然气水合物的相对渗透率模型来表示 HBS 中非稳态流动实验的结果。增加固体基质的非均质性，增加固体基质和孔隙在水合物存在下的尺寸分布。需要进一步研究以使用依赖于天然气水合物的相对渗透率模型来表示 HBS 中非稳态流动实验的结果。