氢能地下储存技术进展和挑战

在“双碳”目标下绿色无污染、高能量密度的氢能已成为能源产业未来发展的重要趋势,地下储氢是一项很有前景的大规模氢能储存技术。通过综述地下储氢概念的提出和矿场实践研究现状,深入剖析了盐穴储氢、含水层储氢、枯竭油气藏储氢及废弃矿井储氢的储存模式及特征,从多角度对比分析了各自优缺点。天然气的地下储存可为储氢提供技术经验,但二者又存在明显区别。通过系统研究地下储氢的可行性,详细阐述了地下储氢在盖层密封性、井筒密封完整性及储层化学反应等方面存在的难点和挑战。基于以上研究和分析,指出了地下储氢发展存在的难题,展望了地下储氢的未来发展前景,提出了加强盖层地质力学完整性、井筒完整性研究以及加快储层岩石、流体与氢气的地球化学和微生物反应评估等对策建议,以期为中国氢能地下储存提供参考。     

改性淀粉凝胶与三元复合驱体系的组合调驱研究

采用双层非均质岩心模型,将调剖和驱油结合,评价不同级差条件下8种开发方案提高采收率的效果。结果表明,岩心渗透率为30×10^-3/1000×10^-3μm²时,单独聚合物驱和三元驱使含水率下降约15%,采收率分别提高6.7%和8.3%。用改性淀粉凝胶封堵后,三元驱岩心含水率下降至44%,明显低于聚合物驱和水驱的最低含水率60%、70%,三元驱、聚合物驱及水驱采收率增幅分别为23.5%、19.2%和10.1%。三元驱能有效启动低渗层位,三元复合驱对低渗层位剩余油的开采效果明显好于聚合物驱。“改性淀粉凝胶体系+三元复合驱”组合调驱采收率增幅为40.4%,好于二者单独作用时的采收率增幅加和35.6%,并比“铬凝胶+三元复合驱”组合调驱采收率增幅高4.3个百分点。岩心渗透率为30×10^-3/2000×10^-3 μm²和30×10^-3/500×10^-3μm²时,“改性淀粉凝胶体系+三元复合驱”组合调驱采收率增幅分别为45.3%和34.4%,三元驱提高采收率25.1%和22.2%,油藏非均质性越严重,该组合调驱体系开采效果越好。     

空气和 CO2辅助蒸汽吞吐室内实验研究

为了改善常规蒸汽吞吐中后期的开发效果,通过高温高压物性分析仪测定空气和CO_2对普通稠油的溶胀和降黏作用;开展了空气辅助蒸汽吞吐和CO_2辅助蒸汽吞吐室内物理实验,通过对回采水率、采注比、油层平均温度和采出程度等指标分析,评价了不同吞吐方式的开发效果。研究结果表明,空气和CO_2溶于原油后均能使其黏度降低、体积系数增加,但CO_2的降黏溶胀效果更好。蒸汽波及系数和油层平均温度随着吞吐周期的增加而增大,同周期内气体辅助蒸汽吞吐的波及系数和油层平均温度比常规蒸汽吞吐的高。常规蒸汽吞吐中后期注入空气和CO_2,可明显提高周期回采水率、油汽比和采注比。与常规蒸汽吞吐相比,CO_2辅助蒸汽吞吐和空气辅助蒸汽吞吐均能够大幅度提高采出程度,其中CO_2辅助蒸汽吞吐开发效果最好。     

非均质岩心调堵结合技术室内实验

为了研究调剖堵水顺序和调剖堵水时机对提高非均质岩心采收率的影响,选择1种堵水剂和强度不同的2种调剖剂作为研究对象,利用双层非均质岩心模型物理模拟实验,设定3种不同的调剖堵水顺序和7种不同的调剖堵水时机。研究结果表明,先调剖后堵水起到了很好的调堵效果,与先堵水后调剖以及同时调剖堵水相比,采收率增加幅度更大,强胶体系最终采收率为69.26%,弱胶体系最终采收率为64.94%。研究调剖堵水时机时发现,调剖与堵水间隔时间越长降水增油效果越好,且调剖堵水结合的最佳时机为调剖后水驱至0.5倍孔隙体积进行堵水,继续增加水驱时间采收率不再增加。     

CT技术在改性淀粉凝胶体系运移特征研究中的应用

目前,常规调剖实验只能获得岩心前后端的参数指标,而对油水及调剖体系等流体在模型中的运动过程无法直观地呈现。为此,利用计算机断层扫描技术,在保证环氧树脂浇铸模型无损的条件下,对模型驱替过程跟踪扫描,重建了驱替过程中不同时间的水驱前缘位置及改性淀粉凝胶体系的运移特征图像。实验结果表明,计算机断层扫描技术可有效用于研究和呈现改性淀粉凝胶体系的运移特征,对于渗透率级差为30的正韵律岩心模型,可得到一次水驱低渗透层被启动的位置并可直观看到,调剖体系在高渗透层中以整体段塞形式运移,成胶后,可有效封堵高渗透窜流通道,实现了定位调堵,明显扩大后续水的波及体积,使水驱采收率提高了15.08%。     

利用 CT技术研究裂缝性油藏改性淀粉凝胶调堵液流转向

针对常规方法研究裂缝性油藏封堵后液流转向过程不能观察油藏内部孔隙结构和流体运移特征的问题,运用改性淀粉凝胶封堵人工裂缝, 利用 CT扫描技术和岩心驱替实验, 研究了裂缝性油藏调堵液流转向机理, 通过 CT图像呈现岩心孔隙特征、 油水分布及裂缝封堵后注入水扩大波及体积过程。结果表明, 人工裂缝贯穿整条岩心, 孔隙分布均匀, 平均孔隙度 22.7%, 注入水沿着裂缝窜流, 不能建立起有效的驱替压差, 基质波及程度低, 一次水驱原油采收率仅为 10.6%。改性淀粉凝胶可有效封堵裂缝孔道, 迫使注入水液流转向, 启动岩心基质, 二次水驱波及体积大约扩大到岩心基质体积的 2/3, 最终采收率为 46.1%, 提高了 35.5%。CT扫描技术为研究封堵裂缝性油藏机理提供了可视手段。图 7参 18