人工裂缝参数对CO2-ESGR中CO2封存和CH4开采的影响

目的 页岩储层中的裂缝系统对CH₄产量和CO₂封存量有着重要的影响,不同的储层地质特征有其对应的最优压裂方案。对鄂尔多斯盆地延长组页岩储层人工裂缝参数对CO₂封存和CH₄开采的影响进行分析。方法 基于鄂尔多斯盆地延长组页岩储层地质条件建立了页岩基质-裂缝双孔双渗均质模型,分析CO₂增强页岩气开采技术(CO₂-ESGR)中人工裂缝半长、裂缝宽度、裂缝高度、裂缝间距和裂缝数量对CO₂封存量和CH₄产量的影响。结果 CO₂封存量和CH₄产量与裂缝半长、裂缝宽度和裂缝高度呈正相关,其中裂缝宽度的影响最大,从5 mm增加到25 mm时,最多可使CO₂封存量和CH₄产量分别增加112.69%和87.11%。裂缝间距和裂缝数量增加可提高CO₂封存量和CH₄产量,但水平井长度相同时裂缝数量增加对CO...     

CO2置换法开发不同体系CH4水合物的实验

CO₂置换法引起了许多研究者的注意，该方法能够使CH₄水合物开发和CO₂气体的长期储存同时进行，是一种开发CH₄水合物的新方法。在自行设计的反应装置中考察了3.25 MPa压力下，温度271.2 K、273.2 K和276.0 K时CO₂气体置换十二烷基硫酸钠（SDS）体系和纯水体系CH₄水合物中CH₄的置换过程。实验表明：提高温度有利于置换反应的进行；SDS体系的置换速率比纯水体系的置换速率高。276.0 K、3.25 MPa时，SDS体系和纯水体系100 h的置换效率分别达到6.93% 和14.50%。由于水合物相中静态水的存在，置换反应过程中，CO₂的消耗量与CH₄水合物的分解量并不是1∶1的关系。基于实验结果，简单地分析了CO₂置换CH₄水合物中CH₄的置换机理。     

低渗透砂岩孔隙结构对岩电参数的影响及应用

东营凹陷南坡沙河街组沙三段(Es₃)储层以低渗透率为显著特征,孔隙结构复杂使得岩电参数难以统一确定,给储层饱和度评价带来一定的困难。根据岩心物性、铸体薄片、压汞等分析资料,对Es₃低渗透砂岩储层孔隙结构进行分析,将其细分为3个大类5个小类,进而结合岩电实验数据,提取出Es₃储层不同孔隙结构类型的岩电参数a、m值。综合建立了在井筒剖面利用测井响应特征识别储层不同孔隙结构类型、分孔隙结构类型确定岩电参数的方法,以此为基础再进行饱和度计算,有效地提高了低渗透砂岩储层饱和度测井解释的精度。     

水合物法天然气脱酸的影响因素

为了促进水合物法分离CO₂在天然气脱酸工艺中的应用,以CH₄+CO₂混合气为例,采用CO₂分离率、CH₄损失率及分离因子作为水合物法脱酸的评价指标,利用自主设计的水合物法气体分离实验装置考察了初始压力、操作温度、四氢呋喃（THF）及实验用水量对水合物法分离CH₄+CO₂混合气的影响。结果表明,随初始压力增大和操作温度降低,平衡时气相CO₂浓度降低,CO₂分离率和CH₄损失率同时增大,分离因子小幅减小;随THF浓度增大,平衡时气相CO₂浓度增加,在THF摩尔分数为1.0%时,体系具有较大的CO₂分离率和分离因子,较低的CH₄损失率;随实验用水量增加,平衡时气相CO₂浓度降低,CO₂分离率增大,CH₄损失率减小,分离因子增大。综合分析,可通过提高初始压力、降低操作温度、增加实验用水量,并添加摩尔分数1.0%THF来促进水合物生成,提高分离效率。     

哈尔金混合气藏成因及气体的垂向分布规律

松辽盆地长岭断陷哈尔金气藏（营城组）是烃类（CH₄）与CO₂混合气藏。对哈尔金混合气藏成因、气源特征及成藏期次研究表明,该混合气藏是烃类先于CO₂注入,气藏定型于新近纪,属晚期成藏。根据天然气在气藏中浮力与毛细管力平衡的物理模型,推演出烃类气藏含气饱和度分布的数学模型,该模型反映了储层中原始含气饱和度分布的基本原理。混合气藏中各种气体垂向分布符合重力分异原理,在均匀介质储层条件下,从气藏的底部向顶部,密度较大的CO₂饱和度逐渐降低,而密度相对较小的CH₄饱和度逐渐增加。在构造混合气藏的多孔介质储层中,密度大的CO₂气占据较大的孔隙部分,密度相对较小的CH₄气占据中等孔隙部分,而束缚水占据较小的孔隙部分。哈尔金混合气藏顶部CO₂含量高于底部是由于储层孔隙结构的变化所致。     

莺歌海盆地乐东10区新近系黄流组储层天然气充注与超压演化史

莺歌海盆地乐东10区新近系黄流组储层异常高压极其发育,压力系数最高可达2.3,超压的发育和演化与天然气成藏关系密切。基于流体包裹体岩相学观察,通过流体包裹体显微测温和激光拉曼光谱分析恢复黄流组储层气包裹体捕获压力,研究储层天然气充注和压力演化的关系。莺歌海盆地乐东10区黄流组储层发育纯CO₂气包裹体、富CH₄气包裹体、CO₂-CH₄混合气包裹体,对应两期CO₂和两期烃类气体充注。两期CO₂充注时间分别在2.0 Ma和1.0 Ma,包裹体中碳同位素显示两期CO₂为无机成因。两期烃类气体充注时间均晚于两期CO₂充注时间,分别是在1.8 Ma和0.4 Ma。黄流组储层超压经历了先增后降的过程。在2.0～1.0 Ma,两期CO₂和一期天然气的充注使黄流组储层压力逐渐升高,第二期CO₂充注到黄流组储层中之后,最大压力系数达到2.43。第二期烃类气体充注对应的黄流组储层剩余压力和压力系数都低于第二期CO₂充注时期,可能指示了在第二期CO₂充注之后,存在天然气泄漏的现象,使储层压力在1.0～0.4 Ma降低。莺歌海盆地乐东10区黄流组储层天然气充注与压力演化的关系对认识天然气成藏规律具有重要意义。     

CH4、CO2与稀有气体溶解度的估算模型及其地质应用

CH₄、CO₂、稀有气体的溶解度模型在地球科学领域应用广泛。它们的溶解度模型在研究流体包裹体的均一化压力、古气温变化、天然气运移与聚集规律、富氦天然气成藏、储层中气—水体积比等方面发挥着重要作用。主要综述了纯水与NaCl水溶液中CH₄、CO₂、稀有气体溶解度研究的新进展。重点介绍了精度高且适用性广的模型的建立过程及其适用范围,并给出了部分模型的计算结果。包括：①0~250 °C、0.1~200 MPa、0~6.0 mol/kg NaCl溶液中CH₄的溶解度模型;②0~450 °C、0.1~150 MPa、0~4.5 mol/kg NaCl溶液中CO₂的溶解度模型;③0~80 °C范围内大气稀有气体溶解度与亨利常数的计算模型;④纯水中稀有气体亨利常数计算模型;⑤0.1 MPa、0~65 °C、0~5.8 mol/kg NaCl溶液中稀有气体的溶解度模型。CH₄与CO₂的溶解度模型复杂,但精度高,适用范围广。稀有气体溶解度模型的精度相对较低,适用范围相对较小,有待进一步提高与改进。CO₂—稀有气体—水体系中,低密度的CO₂对稀有气体溶解度的影响较小,而高密度的CO₂对稀有气体的溶解度有较大的影响。目前还无法判断CH₄—CO₂—稀有气体共存时对彼此溶解度的影响程度,其混合气的溶解度模型需要加强研究。     

流体包裹体主要成分及谱学特征研究——以塔河油区下奥陶统储层为例

通过对塔河油区下奥陶统储层的流体包裹体特征以及拉曼位移和成分特征、主要成分含量(CO₂,CH₄,H₂O等)与埋藏深度关系等研究发现:①下奥陶统储层中存在2大类8个种类及4种组合的流体包裹体;②下奥陶统储层流体包裹体以富含CO₂与CH₄烃类包裹体和H₂O—CO₂盐水包裹体为主;③在单个包裹体中,甲烷拉曼特征峰随埋藏深度总体是升高趋势,而其相对含量则为先升后降;④二氧化碳拉曼特征峰、相对含量随埋藏深度同时呈下降趋势;⑤水的拉曼特征峰随埋藏深度呈一定的非线性变化趋势;⑥气相中甲烷与二氧化碳的摩尔百分含量呈消长关系;它们均可用于推测油气捕获时的成熟度指标,而水的拉曼位移随埋深变化则可间接判断其溶液介质性质。      

CO2-CH4气体节流及水合物生成特性

CO₂驱采油举升过程中,随着压力的降低,采出液会析出大量伴生气,伴生气中CO₂含量高达50%～90%,相比CH₄气体,气态CO₂节流致冷效应更强,引起的低温可能会生成水合物堵塞管道,威胁集输系统的运行安全。采用高压蓝宝石反应釜研究了CO₂含量对CO₂-CH₄气体节流及水合物生成特性的影响。结果表明：当初始压力为高压(16 MPa)时,相同CO₂占比的混合气体,节流效应系数Di约为1.3～5.4℃/MPa,CH₄的掺入将增强混合气体节流效应,说明高压段主要受CH₄节流效应的影响;当初始压力为低压(5 MPa、4 MPa)时,节流效应系数Di约为3.4～11.9℃/MPa,CH₄的掺入将减弱混合气体节流效应,说明低压段主要受气相CO₂节流效应的影响;相同CO₂含量的CO₂-CH_...     

基于物质的量平衡的气藏CO2埋存潜力评估方法

枯竭气藏是进行CO₂埋存的有利场所之一，进行气藏CO₂埋存潜力评估至关重要。基于气藏生产和CO₂埋存采注过程中物质的量平衡原理，考虑气体偏差系数随着温度和压力的变化，依据气体状态方程，建立了气藏CO₂埋存潜力评估模型，分析了采出程度和气体偏差系数对气藏CO₂埋存量的影响。结果表明，采出程度和气体偏差系数越大，越有利于CO₂埋存。结合川中A区块L1井的实际参数进行了CO₂埋存潜力评估，考虑气体偏差系数随储层温度和压力变化预测的CO₂埋存量比传统物质平衡法计算的埋存量高27%。该方法对CO₂埋存潜力评价研究及埋存方案优化具有重要意义。     

气藏中CO2封存过程气水互溶特性实验研究

利用PVT装置开展了不同CO₂ 含量下CO₂ —烃—水体系在不同条件下气水互溶特性实验,研究气藏注CO₂ 封存过程中CO₂ —烃—水体系互溶规律。结果表明,相同温度压力下,随CO₂ 的不断注入,气相中CO₂ 含量和水蒸汽含量不断增加,液相中CO₂  在水中的溶解度越大,CH₄ 溶解度越小,地层条件下CO 含量为68％物质的量的气样比CO₂ 含量为23％物质的量的气样的CO₂ 溶解度增加1.116％物质的量,而CH₄ 的溶解度减小0.13％ 物质的量。CO₂ 和CH₄ 在水中的溶解度均随压力升高而增大,随温度升高而减小;在CO₂  临界点附近,CO₂ 在水中的溶解度变化显著,40℃下CO₂ 含量为23％物质的量的气样的CO₂ 溶解度6～9MPa增加了0．138％ 物质的量,而9—12 MPa仅增加0.092％ 物质的量,且压力越大增加量越小。高温低压时受水蒸发作用影响,气相中CO₂  及CH₄ 含量随温度升高急剧降低,随压力升高缓慢上升,当压力高18MPa后,气相中CO₂及CH₄ 含量基本保持不变。     

CO2和CH4的转化与气田的关系之我见

长期以来，在石油地质研究领域对CO₂与CH₄的转化关系及其转化成因尚无统一的定论。一般只将CO₂作为生油还原环境的参数指标之一。因此在油气田勘探研究中，常将CO₂在储存空间的保存完好性作为判定生、储油气层保存完好性的指标，这样CO₂在油气田勘探阶段中仅作为寻找油气藏的一个线索。但在如下几种条件：①存在CO₂催化剂（触媒剂）；②存在H₂及H₂的化合物；③具备一定的温度和压力条件；④处于特定的保存条件下，则CO₂可以转化为CH₄及烃类，或者CH₄及烃类能够转化为CO₂。由此认为，CO₂可作为勘探开发大气田的指示气体，而且在发现有高含量和高产量的CO₂气井地区内，有可能勘探到丰富的天然气资源。     

松辽盆地高含CO2气藏储层包裹体气体的地球化学特征

对松辽盆地高含CO₂气藏储层包裹体及其气体组分的地球化学特征研究发现,储层中CO₂包裹体不发育,包裹体中CO₂的地球化学特征和气藏中气体的地球化学特征有比较大的差别,包裹体中的CO₂显示有机成因,而气藏中的CO₂显示无机成因;但包裹体中与气藏中的烃类气体的同位素特征却比较一致。造成包裹体上述特征的原因一是无机幔源CO₂的充注速度快,包裹体来不及生长;二是在CO₂充注以前,储层已经被烃类气体所饱和,在储层缺水的地质环境下不适宜包裹体的形成。最后结合地质特征认为,CO₂的充注发生在烃类气体充注以后。     

不同分解温度下记忆效应对CO2/CH4混合气体水合物合成的影响

在非常规天然气以及天然气水合物二氧化碳(CO₂)置换开采过程中，明确CO₂/CH₄混合气体水合物(以下简称“CO₂/CH₄水合物”)的合成和分解机理，对水合物法分离混合气体、CO₂封存与CH₄高效开采有重要意义。以多孔介质+去离子水体系中的CO₂/CH₄水合物为研究对象，进行了二次合成和分解实验，研究了分解时间为0.5 h、分解温度为5～25℃条件下的记忆效应对CH₄/CO₂水合物合成的影响，主要从二次合成诱导期、气体消耗量和消耗速率，以及各组分气体消耗情况3个方面进行了分析。结果表明，分解温度越低，二次合成诱导期越短；记忆效应降低了二次合成速率；当分解温度为10℃时二次合成速率最快，气体消耗速率峰值为8.10 mmol/min；在相同的合成温度和压力下，升温分解后的记忆效应使二次合成时CO₂水合物合成量提高至初次合成量的1....     

等离子体作用下CH4-CO2重整制取合成气工艺过程数值模拟

随着温室气体CH₄与CO₂排放量的逐年增加，全球气温上升、全球变暖加剧。CH₄-CO₂重整(CRM)能够有效降低温室气体的排放量，且重整产物为合成气(CO和H₂)，能提高碳资源的利用率。通过CRM装置完成了反应过程及产物分析，结合流体仿真软件Fluent与化工模拟软件Chemkin模拟揭示了等离子体作用下CRM制合成气反应过程中进料速率、进料比(n(CO₂):n(CH₄))及等离子体功率对反应器内部温度场与浓度场分布的影响规律。结果表明，随着进料速率提高，物流在反应器内涡流作用加剧，导致反应器底部温度变高，CH₄所参与副反应的平衡向正方向移动，参与主反应的CH₄减少，对CO、H₂的选择性降低。相同进料速率下，进料比越大，目标产物产量越高，过量的CO₂发生副反应，导致CO的增量大于H₂的增量。大功率等离子体提供的高温环境会促进C...     

高—过成熟页岩CH4/N2/CO2混合气体竞争吸附特征与地质意义

为研究高—过成熟页岩对N₂、CH₄及CO₂混合气体的竞争吸附特征及其地质意义,通过混合气体吸附—解吸装置,结合穿透曲线法,对四川盆地周缘NY?1井龙马溪组1 420.90 m、1 422.75 m、1 423.75 m和牛蹄塘组2 261.53 m、2 265.80 m、2 268.37 m 6个深度的岩样,开展了20 ℃、注气压力0.25 MPa条件下N₂、CH₄和CO₂等比例混合气体的竞争吸附实验,得到了各岩样对混合气体的竞争吸附规律;并通过低温N₂和CO₂吸附法,分析了6个岩样的孔隙结构,探究了其对竞争吸附的影响。结果表明：龙马溪组页岩中N₂出口端浓度有超过初始浓度的现象,而牛蹄塘组页岩中N₂、CH₄和CO₂出口端浓度均未超过初始浓度;实验结果与Yoon?Nelson模型拟合结果较好,R²值可达0.9以上,各岩样吸附速率常数均有N₂>CH₄>CO₂的规律,故N₂相较CH₄和CO₂可先被样品吸附,随后吸附速率慢的CH₄和CO₂被吸附,岩样对2种气体吸附选择性更强,所以将N₂置换出,导致龙马溪组岩样N₂出口端浓度超过初始浓度;龙马溪组岩样中微孔发育程度较高,孔径小、比表面积大、吸附能力强,能更好地吸附CH₄和CO₂这2种吸附选择性强的气体,使得已吸附的N₂被置换出,从而造成游离气中N₂浓度增加。实验结论为我国页岩气勘探开发提供了理论依据,同时对部分地区页岩气组分中N₂的成因具有一定指导意义。     

致密砂岩气层测井评价新方法研究

针对临兴区块致密砂岩气层的地质特征及测井资料特点,提出利用密度测井响应方程和中子测井响应方程建立r_t－f_N模型,利用该模型可在岩电参数、地层水电阻率不确定的情况下定量求取储层含气饱和度。通过多口井的实际资料处理和试气结果验证,与常规解释方法相比,r_t－f_N模型计算的含气饱和度在气层与非气层上差异更明显,在辨别储层流体性质上,具有更高的分辨率。结果表明,所建立的含气饱和度模型可用于研究区致密砂岩气层的定量评价。     

核磁共振测井双等待时间观测方式及分析方法

由于储层中油、气和水具有不同的核磁共振弛豫响应特征，为此，核磁共振测井设计了双等待时间观测方式以检测储层中的烃，并能够实现储层流体的定性和定量评价。讨论了核磁共振测井双等待时间观测方式的流体的弛豫机理和资料采集过程，给出了参数设计的基本方法。详细讨论了核磁共振双等待时间测井数据的定性分析方法，即T2域差谱分析方法、指数参数法和时间域分析法，构造了一个指示参数，建立了相应的评价标准；推导了时间域分析定量计算的公式，并给出了一些关键参数的选择方法。实际应用证实，对双等待时间观测数据的定性和定量计算方法对于油气识别与评价是有效的。     

中江气田侏罗系致密砂岩气藏测井流体识别及定量评价

四川盆地中江气田中侏罗统沙溪庙组气藏为典型的致密砂岩气藏,其储层具有孔隙度低、渗透性差、孔隙结构复杂、非均质性强的特征,地层骨架对测井信息的影响远大于孔隙流体,致使前期所采用的储层流体识别方法和储层参数评价方法效果较差,影响了气藏的开发效果。为此,在详细分析不同类型储层测井响应特征的基础上,提出了适应于该区致密砂岩气藏测井流体识别的定量评价方法,即采用基于视孔道弯曲度指数、电阻率侵入校正差比等新流体识别因子的多参数组合法和BP神经网络法来开展储层流体识别,采用基于岩心实验分析资料的多元回归法来计算孔隙度、流动单元法计算渗透率、变岩—电参数的Archie公式计算饱和度,进而利用上述技术方法,对该区沙溪庙组气藏进行了储层流体识别与储层参数定量评价。结论认为,该套测井评价技术在中江气田的生产过程中取得了良好的应用效果,测井解释符合率超过90%,证明了其可靠性,可以为四川盆地致密砂岩储层的测井评价提供借鉴。     

南川常压海相页岩气注CO2吞吐提高采收率工程实践

当前研究实验和模拟论证了注CO₂吞吐提高页岩气采收率的理论可行性,然而其实际工程效果尚未得到现场试验的验证。为此,基于四川盆地南川常压海相页岩气藏地质赋存及生产特征,开展了页岩等温吸附和CO₂—CH₄竞争吸附机理研究,实施了国内首次常压海相页岩气衰减井CO₂吞吐现场试验,并提出了构建成套技术体系的攻关方向。研究结果表明：(1)气井生产到后期进入低压低产阶段,表现出地层能量不足的特征,是提高气井采出程度的重要阶段;(2)常压页岩的CH₄和CO₂吸附能力明显高于低压或高压页岩,采用CO₂提采更具可行性和必要性;(3)相同条件下的常压、高压和低压3组页岩样品均表现出对CO₂的吸附量大于对CH₄的吸附量,且对气体的吸附能力依次为南川(常压海相)页岩>长宁(高压海相)页岩>延长(低压陆相)页岩;(4)试验井注CO₂吞吐增产效果明显,页岩气单井预测最终可采储量(EUR)...