致密砂岩气藏注CO2提高天然气采收率微观机理

中国致密砂岩气藏资源储量丰富,复杂的气水渗流关系和气水同产特征制约了单井产能的发挥和天然气采收率提高,注CO₂是提高气藏采收率(EGR)和实现碳埋存的双赢途径。为明确致密砂岩气藏CO₂驱替微观渗流和提高天然气采收率机理,指导致密砂岩气藏CO₂-EGR方案设计,基于格子玻尔兹曼方法(LBM)建立了孔隙尺度多相多组分流动模型,揭示了致密砂岩气藏储层微观气水分布特征和CO₂-EGR的微观渗流机理,并明确了CO₂-EGR的主控因素。研究结果表明：(1)驱动压差显著影响了致密砂岩气藏的气水微观分布和水锁程度,使得气水流动能力和气水相对渗透率特征不同;(2) CO₂-EGR微观渗流过程包括气水两相的非混相驱替和CO₂-CH₄的混相驱替,对应EGR机理为分别受生产压差和地层压力控制的黏性驱替和混相扩散;(3)注入的CO₂可有效缓解水锁现象和贾敏效应,与CH₄良好的混相能力能促进沟通分...     

页岩气有机质纳米孔气体传输微尺度效应

页岩气有机质孔隙多为纳米尺度且气体赋存方式多样,因此页岩气有机质纳米孔中的气体存在多种传输机理,而如何建立能描述高压条件下所有传输机理的纳米孔体相气体传输模型、如何描述页岩有机质纳米孔表面扩散,以及确定表面扩散对气体传输贡献究竟有多大等则是目前亟待解决的难题。为此,综合考虑体相气体传输、表面扩散、真实气体、吸附层和应力敏感等微尺度效应的影响,建立了页岩气有机质纳米孔气体传输模型。研究结果表明:①通过滑脱流动和努森扩散加权叠加建立的体相气体传输模型能合理描述体相气体传输;②表面扩散是重要的传输机理,尤其在尺度小的纳米孔中,主宰了气体传输;③页岩气应力敏感效应不同于常规油气藏,其不仅与有机质力学属性、有效应力等有关,而且还与气体传输机理有关。结论认为,所建模型能够从室内低压条件直接推广到页岩储集层高压条件,能为页岩气生产动态分析、产能预测和生产制度制订提供指导。     

利用泡沫解除黏土造成的储层伤害试验研究

黏土膨胀或运移/沉积会造成孔隙堵塞或吼道堵塞,从而引起储层孔隙度及渗透率的下降,导致油气井产能降低。提出了利用泡沫解堵技术来解除黏土造成的储层伤害,并设计了氮气泡沫解堵试验系统。为了模拟黏土造成不同程度的储层伤害,以PVA薄膜包裹细粉砂及钙基膨润土的方式,制备了3块可出砂人造岩心。岩心测试结果显示,黏土含量越高,岩心的渗透率越低,说明黏土造成的储层伤害越严重。泡沫解堵试验结果显示,将泡沫注入岩心再放喷,可携带出部分砂土混合物,能够有效解除黏土造成的储层伤害,渗透率恢复速度较快;黏土造成的伤害比由细粉砂造成的储层伤害严重。此研究可为储层伤害修复提供理论依据。     

堵剂颗粒溶液流变性的影响因素

稠油热复合开采后期,储层中存留的热复合流体对堵剂颗粒溶液流变性的影响还不明确,从而限制了颗粒溶液在该阶段的应用。为此,依据流变性理论和黏浓公式,结合颗粒溶液黏浓变化规律,优选出一个能够准确描述SiO₂ +聚合物分散体系的黏浓关系;利用流变仪、Zeta 电位分析仪和扫描电镜仪,开展了不同因素对SiO₂ +聚合物分散体系流变性的影响及机理认识的研究。结果表明,SiO₂ +聚合物分散体系的黏浓关系符合Krieger 和Dougherty 黏浓模型;随着温度或矿化度的增加,体系黏度减小;随着颗粒浓度或pH值的增大,体系黏度增大;添加阴离子和非离子表面活性剂的SiO₂+聚合物分散体系黏度相差不明显,而添加阳离子表面活性剂的SiO₂ +聚合物分散体系黏度明显大于其余2 种溶液的黏度;随着pH值减小,添加不同类型表面活性剂的颗粒溶液黏度均减小。因此,选择合适的颗粒溶液,为SiO₂ +聚合物分散体系在稠油热采开发后期提高采收率的应用提供了理论基础。     

应用径向流产能模拟法确定超深层碳酸盐岩气藏储层物性下限——以高石梯-磨溪区块为例

传统产能模拟法在确定气藏储层物性下限时模拟的线性流与实际矿场单井生产时的径向流不符，且基于岩心出口端气体流速与矿场井筒气体流速相等的假设条件与物模需要的相似准则不符。通过改进线性流的实验方法即径向流模拟法，设计新的实验装置，模拟更符合气藏实际流线的平面径向流，将室内径向流实验得到的气体流量通过相似准则转换到实际矿场，可以更为真实地评价目的储层的渗流能力，并最终得到符合目的储层气藏产能特征的物性下限。结果表明：改进后的径向流产能模拟方法所获得的气井产能比改进前的线性流产能模拟方法提高约100倍；改进后的径向流产能模拟方法得到的物性下限更低，更符合高石梯-磨溪区块灯四段超深层碳酸盐岩气藏低孔、低渗但单井产能高的实际情况。研究成果能够更准确地评价超深层碳酸盐岩气藏储层的物性下限。     

CO2捕集、利用和封存在能源行业的应用：全球案例分析和启示

为了实现中国21世纪中叶达到碳中和，大规模应用CO₂捕获、利用和封存(CCUS)技术可以减少能源行业的温室气体排放。通过对国内外CCUS技术、项目的调研，得出了关于未来CCUS部署的3个见解，这些见解有助于能源行业实现转型。首先，碳源浓度较低导致碳捕集效率低，从而导致碳捕集的经济成本较高的问题是目前CCUS项目无法商业化的主要因素，在发展当前的碳捕集技术，提高捕集效率和降低捕集成本的同时也应大力研究空气捕集技术，尤其是在工艺设计和新型吸附材料研发方面，争取实现弯道超车；其次，CO₂在油气藏和咸水层的封存与利用应当作为CCUS技术研究的重点，逐步实现大规模推广，并在技术升级和体系完善的基础上推广CO₂增强地热、煤层气等其他耦合技术；最后，应当在当前国际上较成熟的碳政策的基础上研究适合中国的激励政策，建立有效的法律法规。论文总结了当前CCUS的关键挑战，并为未来的CCUS研究方向提供了指导方向。     

纳米孔隙储集层动态渗吸数学模型

在考虑动态接触角效应、纳米限域效应、惯性效应和入口端效应的基础上,建立了纳米尺度孔隙中油-水渗吸方程,推导出固-油-水三相接触线摩擦系数与界面区流体黏度的关系式,结合毛细管束模型和对数正态分布理论,得到了致密岩心渗吸模型,并对影响渗吸动态的关键参数进行了分析.研究表明,纳米孔隙渗吸过程中,动态接触角效应对渗吸的影响最为...     

页岩气纳米孔气体传输模型

页岩气纳米孔气体传输模型是准确进行页岩气数值模拟的基础,对页岩气经济开发具有重要的意义。页岩气纳米孔气体传输机理包括纳米孔体相气体传输和吸附气表面扩散,而纳米孔体相气体传输机理包括连续流动、滑脱流动和努森扩散。基于滑脱流动和努森扩散两种传输机理,分别以分子之间碰撞频率和分子与孔隙壁面碰撞频率占总碰撞频率的比值作为滑脱流动和努森扩散的权重因子,将这两种传输机理叠加,建立了纳米孔体相气体传输模型。基于Hwang模型,考虑高压条件下吸附气覆盖度的影响,建立了纳米孔吸附气表面扩散模型。结合纳米孔体相气体传输和吸附气表面扩散模型,建立了页岩气纳米孔气体传输模型,并采用分子模拟和实验数据进行了验证。结果表明:①滑脱流动、努森扩散和表面扩散对气体传输的贡献是此消彼长的,其主要受孔隙尺度和压力的支配。②滑脱流动在介、宏孔(半径> 2 nm)和高压条件下,对气体传输贡献大;在微孔(半径≤2 nm)和低压条件下,其贡献小,可忽略。③努森扩散在宏孔(半径> 50 nm)和低压条件下,对气体传输贡献不可忽略,在其他条件下均可忽略。④表面扩散在微孔(半径≤2 nm)和全压力范围内,总是主宰了气体传输;当孔隙半径> 25 nm和压力高于1 MPa时,表面扩散贡献可忽略;当孔隙半径在2~25 nm和压力低于5 MPa时,表面扩散贡献较高,不能忽略。     

缓解凝析气井反凝析污染的非平衡压降法

凝析气藏衰竭开采出现反凝析污染,如果衰竭速度控制不当,将严重影响气井生产。采用非平衡压降"雾状"反凝析控制技术可以缓解这种影响。该技术利用凝析油析出之初、其呈雾状的非稳态状态时,通过提高天然气流速使反凝析油即时形成即时采出,实现地层压力低于露点压力时反凝析油始终无法形成连续相,保持高的凝析油传输能力,并通过延长雾状流压力窗口实现反凝析污染的有效控制。首先通过Мирзажанзаде的非平衡压降理论结合非平衡定容衰竭相态实验,揭示了衰竭速度与"雾状"反凝析的内在规律;然后开展不同压降速度（1 MPa/h、2 MPa/h、3 MPa/h和4 MPa/h）下的长岩心反凝析伤害实验及衰竭开采实验,综合分析不同衰竭速度下的雾状流压力窗口和反凝析控制效果。结果表明,压降速度越大,反凝析出的"雾状"凝析油颜色越深,在凝析气中悬浮时间越长,随高速气流产出量越多;当压降速度为4 MPa/h时,雾状流压力窗口为10.5 MPa （46.5~36.0 MPa）,储层反凝析污染改善效果最好,凝析油采收率最高,但对天然气采收率影响不明显。因此,综合考虑气井出砂和气窜情况,适当增大衰竭速度,有利于缓解近井地带反凝析污染,提高凝析油采收率。     

新一代并行可扩展裂缝性油藏聚合物驱模拟器的开发

石油作为一种主要能源,在交通、工业生产以及日常生活中发挥着重要作用。大量的新技术已经被开发并用于最大化石油生产,比如聚合物驱等技术在我国得到了广泛的应用。天然裂缝油藏聚合物驱模拟对油田的可持续生产和延长油田寿命至关重要。开发了一种可扩展的并行油藏模拟器,用于使用聚合物驱技术模拟天然裂缝性油藏的石油开采,使油藏工程人员能够利用强大的并行计算机研究生产技术,优化采油过程。通过与现有的商用软件对比,数值结果验证了该模拟器的正确性和有效性。此外,数值实验也证明了该模拟器拥有良好的扩展性,它可以使用成千上万的CPU核来计算具有数亿个网格块的大规模油藏模型。