页岩油CO2吞吐影响因素及微观孔隙动用特征.pdf
《页岩油CO2吞吐影响因素及微观孔隙动用特征.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《页岩油CO2吞吐影响因素及微观孔隙动用特征.pdf(9页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、为明确CO2吞吐提高页岩油采收率的影响因素,采用4A分子筛在标定横向弛豫时间与孔径之间转换系数的基础上,开展了CO2吞吐岩心核磁共振扫描实验,研究了注气压力、闷井时间、储层温度、裂缝及吞吐次数对CO2吞吐效果的影响,从纳米尺度揭示了孔隙动用特征。结果表明:目标页岩孔径在190 nm的纳米孔隙发育程度高,是页岩油的主要赋存空间;增大注入压力不仅能够提高各类孔隙动用程度,降低孔隙动用下限,还能诱导产生新裂缝;增加闷井时间能够提高已动用孔隙采出程度,但无法降低孔隙动用下限,最佳闷井时间在10 h;储层温度升高能够降低孔隙动用下限,提高吞吐采收率,扩展延伸原微裂缝;裂缝能够扩大CO2波及体积,增大基质
2、泄油面积,降低产出油渗流阻力;最佳吞吐次数应综合考虑采油速度、CO2换油率及提高采收率幅度等指标;页岩油藏未来增储上产的主要区域为微小孔隙(孔径190 nm)。研究成果为目标区页岩油藏成功开展CO2吞吐提供了参考和借鉴。关键词:页岩油;核磁共振;CO2吞吐;孔隙结构;影响因素中图分类号:TE357 文献标识码:A 文章编号:1000-3754(2023)04-0148-09Influencing factors of CO2 huff and puff and micropores producing characteristics of shale oilYANG Ming,XUE Chen
3、gwei,LI Chaoyang,CHEN Li(No.5 Oil Production Company of PetroChina Changqing Oilfield Company,Xi an 710000,China)Abstract:In order to understand influence factors of CO2 huff and puff on shale oil recovery,based on calibration of conversion coefficient between transverse relaxation time and pore rad
4、ius by using 4A molecular sieve,nuclear magnetic resonance scanning experiment of CO2 huff and puff cores is carried out to study influence of gas injection pressure,soak time,reservoir temperature,fractures and huff and puff times on CO2 huff and puff effects,revealing the characteristics of pores
5、producing in nanometer scale.The research results show that nano-pores of the target shale with pore size of 190 nm are well developed and are the main occurrence space of shale oil.Increasing injection pressure can not only improve the producing degree of various kinds of pores,lower the producing
6、limit of pores,but also induce new fractures.Increasing soak time can improve the recovery percent(OOIP)of produced pores,but cannot decrease the lower limit of pores producing.Optimal soak time is 10 h.Reservoir temperature increase can decrease the lower limit of pores producing,improve CO2 huff a
7、nd puff recovery,and propagate original microfractures.Fractures can expand CO2 swept volume,increase matrix drainage area,and reduce flow resistance of 收稿日期:2022-07-18 改回日期:2022-10-09基金项目:国家科技重大专项“鄂尔多斯盆地大型低渗透岩性地层油气藏开发示范工程”(2016ZX05050)。第一作者:杨明,男,1988年生,工程师,从事油气田开发及提高采收率研究。E-mail:通信作者:陈沥,男,1987年生,硕士
8、,工程师,从事油气田开发及采油工艺研究。E-mail:cli2018_第 42 卷 第 4 期杨明 等:页岩油CO2吞吐影响因素及微观孔隙动用特征produced oil.Optimal frequency of huff and puff should comprehensively consider indicators of production rate,CO2 displacement efficiency and oil recovery enhanced percentage.Micro-pores(pore size 190 nm)are the main area for s
9、hale reservoir to increase reserves and production in the future.The research provides reference for successful CO2 huff and puff in target shale oil reservoir.Key words:shale oil;nuclear magnetic resonance;CO2 huff and puff;pore structure;influencing factors0引言近些年,CO2注入技术被广泛应用于提高非常规页岩油藏采收率13。CO2注入方
10、式分为驱替与吞吐,其中由于油气黏度的差异及裂缝的存在,气驱往往在很短时间内就会出现严重的气窜,开发效果较差,而吞吐则能有效避免气窜,具有成本低廉、技术简单、经济效益好、见效较快等特点46。S.Fakher等7研究了循环注 CO2提高页岩油采收率的能力以及不同因素对吞吐采收率的影响,并探索分析了不同储层温度下页岩对 CO2的吸附能力和储集能力。L.Li等8在明确潜江组页岩油注入 CO2相态特征的基础上,研究了注气压力、闷井时间、混相条件等因素对 CO2吞吐采收率的影响,优选出最佳注入参数。H.Y.Yu等9通过低温氮气吸附实验,在测定胜利油田页岩孔径分布、比表面积和单位质量岩心孔隙体积基础上,研究
11、了注气压力、闷井时间和裂缝数量对超临界CO2萃取页岩油效果的影响。以上研究主要是基于常规实验装置及原油计量方法进行的研究,而页岩岩心致密、纳米孔隙占比高,在实验中产油量非常少,常规实验装置及计量方法有很大局限性,必然会对结果产生较大影响。受仪器设备及方法的限制,鲜有学者从微观孔喉角度研究页岩的孔隙动用特征。因此,为了充分认识CO2吞吐提高采收率机理及不同因素对提高采收率的影响,基于低场核磁共振实验原理,在标定横向弛豫时间 T2与孔径之间转换系数的基础上,开展多组CO2吞吐岩心实验,采用T2谱分布对吞吐采收率进行了精确计算,明确了储层温度、裂缝和注气压力、闷井时间及吞吐次数对吞吐效果的影响,从微
12、观孔隙尺度揭示了不同孔径孔隙的动用特征,为页岩油储层注CO2效果评价提供了借鉴和依据。1实验原理1.1采收率计算方法页岩低场核磁共振技术是指在外加磁场作用下,孔隙内赋存流体中的氢核会随之产生共振信号,通过测定氢核横向弛豫时间及振幅来获取 T2谱,进而分析页岩孔隙结构特征1011。横向弛豫时间T2反映了页岩孔隙内比表面的大小1213,其表达式可简化为1T2=SV(1)也可表达为T2=1r(2)式中:T2孔隙中流体的横向弛豫时间,ms;岩石表面弛豫强度常量;S页岩颗粒的总表面积,cm2;V页岩骨架体积,cm3;孔隙形状因子,=SVr;r孔隙半径,m。由式(1)和式(2)可知,孔隙中流体的横向弛豫时
13、间 T2与孔隙半径 r成正比,即大孔径孔隙中的流体受骨架颗粒表面作用力(包括毛细管力和黏滞力等)小,导致氢质子弛豫速度慢,弛豫时间长;而小孔径孔隙中的流体受颗粒表面作用力大,氢质子弛豫速度快,但弛豫时间短。因此,采用T2谱可直接表征页岩不同孔径孔隙内流体的分布。同时,横向弛豫时间对应的信号振幅大小与孔隙中流体赋存量成正比。因而,可根据核磁共振 T2谱围成的面积来计算页岩的原油采收率,其表达式为ER=S2-S1S2 100%(3)式中:ER原油采出率,%;S2初始饱和油页岩 T2谱的面积,m2;S1CO2吞吐后页岩 T2谱的面积,m2。1.2转换系数的确定方法由式(2)可知,弛豫时间 T2与孔径
14、之间的关系还可以表示为T2=Cd(4)式中:C转换系数,s/mm;d孔隙直径,m。根据前期低温氮气吸附实验初步确定出页岩样品的平均孔径为 7.315.8 nm,选用已知孔径在 515 nm 的 4A 分子筛作为标准样品来标定 T2与孔径1492023 年大庆石油地质与开发之间的转换系数14。实验步骤为:将选定的标准分子筛放入高压密闭容器中抽真空后,用去离子水在 20 MPa 高压下充分饱和分子筛 5 d,降压后取出分子筛进行核磁共振扫描,确定其饱和水状态下分子筛的 T2谱分布。饱和水后的分子筛在横向弛豫时间 0.6810.36 ms出现信号振幅(图1),说明分子筛在饱和水后的平均弛豫时间为 3
15、.86 ms。此外,根据分子筛的已知孔隙直径 515 nm,并以此孔径取平均值,可以得到分子筛平均孔隙直径为 8.85 nm。由式(4)可以计算得到孔隙直径与横向弛豫时间之间的转换系数为0.436 ms/nm。2实验设计2.1实验材料页岩样品取自鄂尔多斯盆地JY油田长7段页岩储层,取样深度2 1712 184 m。从岩心中选取4块物性参数相近的基质页岩及1块带有微裂缝的页岩作为实验岩心。由表1可知,实验页岩样品的w(TOC)平均值为2.70%,镜质体反射率平均值为1.99%,属于高过成熟度阶段,黏土矿物含量较高,均值达到35.1%,14#岩心平均孔隙度为8.15%,基质平均渗透率为0.003
16、610-3 m2,其中5#页岩因为含微裂缝,其总渗透率为1.7610-3 m2,远高于其他页岩的渗透率。此外,实验页岩的平均孔径为8.89 nm,单位质量岩心平均孔隙体积为26.1010-3 mL/g,平均比表面积为18.95 m2/g。实验原油取自目标储层的地面分离器油。地面条件(0.1 MPa,25)下原油黏度为 3.58 mPas,密度为 843 kg/m3。实验所用 CO2纯度为 99.99%,氦气纯度为99.999%。分子筛材质为条状微孔型立方晶格的硅铝酸盐,颗粒粒径 1.62.5 mm,堆积密度为 0.69 g/mL,孔径为515 nm。2.2实验装置CO2吞吐实验装置的核心为低场
17、核磁共振仪,Macro MR12150HI型(纽曼公司,频率12.8 MHz),扫描过程中的采集参数:等待时间 6 s,回波间隔0.2 ms,回波次数4 096次,扫描次数256次。另有高温高压吞吐容器(哈氏合金,最高温度200,最大压力200 MPa,体积200 mL),ADIXEN分子真空泵(真空度高达10-1 Pa),ISCO双缸驱替泵(注入速度精度0.000 1 mL/min,压力精度0.001 MPa),烘箱,压力传感器,高温高压中间容器(体积500 mL,最高承温200,最高承压150 MPa)等。2.3实验步骤(1)页岩岩心饱和原油。将实验页岩岩心清洗烘干后放置于高压容器中,用烘
18、箱加热高压容器至120 的同时对容器腔内抽真空 5 d,然后向容器腔内高压(50 MPa)注入实验原油,饱和页岩14 d以上,降压降温后取出岩心进行 T2谱采样,当页图1分子筛饱和水后的的T2谱Fig.1 T2 spectrum of molecular sieve after saturated water表1实验岩心基本物性及孔隙结构参数Table 1 Basic property and pore structure parameters of experiment cores岩心编号12345平均值w(TOC)/%2.063.412.122.773.162.70Ro/%2.181.89
19、1.961.842.061.99孔隙度/%8.1110.487.238.616.328.15渗透率/(10-3 m2)0.005 20.001 60.002 80.004 71.760 00.350 0黏土矿物质量分数/%37.441.632.335.428.835.1低温氮气吸附实验平均孔径/nm8.568.1410.587.739.428.89单位质量岩心孔隙体积/(10-3 mLg-1)25.2527.5823.6225.7628.2826.10比表面积/(m2g-1)17.6821.4518.2620.7216.6418.95 注:渗透率由注氦脉冲衰减法测定。150第 42 卷 第 4
20、 期杨明 等:页岩油CO2吞吐影响因素及微观孔隙动用特征岩的T2谱保持不变时,认为页岩已充分饱和原油。(2)页岩 CO2吞吐实验。将饱和油的页岩放入高压吞吐容器中,对容器与页岩之间的空隙抽真空。然后,在预设压力(CO2注入压力分别为 3、6、9 MPa)下将 CO2注入容器。当容器中压力达到稳定后,进入闷井阶段(闷井时间分别为 1、5、10、20、40 h),使 CO2与岩心中的原油充分接触并发生反应。当容器中压力达到稳定后,将容器内压力逐渐衰竭降至大气压。当岩心不出油时,取出岩心进行 T2谱采样,获取页岩此状态下的 T2谱。至此,一轮吞吐过程完成。(3)重复步骤(2),完成下一轮吞吐。需要注
21、意,吞吐次数由每轮吞吐的产油量决定,即当后一轮产油量相比上一轮产油量的增加比例低于 0.5%时,停止实验。3实验结果与分析3.1注气压力为研究注气压力对页岩 CO2吞吐采收率的影响,在 45 模拟温度下,分别以 3、6、9 MPa 的压力向1#页岩注入CO2,闷井时间统一为5 h。图2为 3 MPa 注气压力下每轮吞吐后 T2谱和 6、9 MPa注入压力下末轮吞吐后的 T2谱对比(为避免图中曲线交叉混乱,略去 6 MPa和 9 MPa下每轮吞吐后的 T2谱),根据弛豫时间 T2与孔径之间的转换系数(0.436 ms/nm),可以将核磁共振 T2谱折算至孔隙孔径对应的T2谱。根据 1#页岩在完全
22、饱和油状态下的 T2谱分布(图 2 中黑线)可知,1#页岩孔隙孔径主要分布在11 100 nm,其中孔径为 1.290 nm 的微小孔隙发育程度很高,是原油主要赋存空间,原油赋存量达到 93.6%。而孔径为 1001 100 nm的中、大孔隙发育程度差,原油赋存量少。在 3 MPa 注入压力下,CO2能够动用孔径在 7.4 nm 以上的孔隙,随着吞吐次数的增加(图 2 中虚线),右峰峰值降幅较大而左峰峰值降幅相对较小,说明中、大孔隙动用程度高于微小孔隙,但孔隙动用下限并无明显变化。当注气压力不断增大时,CO2动用孔隙下限不断降低,9 MPa 注气压力下最低能够动用孔径为 3.3 nm的孔隙,且
23、左峰峰值也明显大幅下降。说明增大注气压力不但能够降低孔隙动用下限,还能有效提高各类孔隙的动用程度。而当注入压力恒定时,增加吞吐次数无法降低 CO2动用孔隙下限,仅能提高已动用孔隙的驱油效率。此外,还有一个现象值得注意,即当注入压力由 6 MPa增至 9 MPa时,孔径在1 10010 000 nm 的孔隙开始出现信号幅度,且信号幅度有逐渐增大的趋势,分析原因主要是由于页岩中原有的天然微裂缝在高压 CO2挤压作用下诱导产生了新裂缝或原天然微裂缝扩展延伸所致。根据不同注气压力下每轮吞吐后的 T2谱,采用式(3)可以计算出不同注气压力下每轮吞吐采收率。由图3可知,随着注气压力的升高,累计吞吐采收率不
24、断增大,所需吞吐次数也大幅增加,尤其当压力由 6 MPa增至 9 MPa时,吞吐采收率提高了 22.6%,吞吐次数增加了 4 次,这一方面是因为CO2在 9 MPa、45 条件下为超临界态,而在6 MPa、45 条件下仍为液相,超临界态 CO2的密度略低于液相密度,而扩散能力却是液相的百倍以上,使得 CO2能够更容易进入纳米孔隙,扩大 CO2图2不同注入压力下每轮吞吐后的T2谱Fig.2 T2 spectra after each round of huff and puff with different injection pressure图3不同注气压力下累计吞吐采收率与吞吐次数的关系Fi
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 页岩 CO_ 282 29 吞吐 影响 因素 微观 孔隙 动用 特征
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。