钠基蒙脱石狭缝中CH_(4)-CO_(2)竞争吸附与CO_(2)埋存

页岩主要由有机质干酪根和无机质黏土矿物等组成,其中干酪根和黏土矿物对CH_(4)的吸附作用是页岩吸附气的主要来源。为了研究无机质黏土矿物中CH_(4)吸附行为、CH_(4)-CO_(2)竞争吸附行为和CO_(2)埋存规律,利用钠基蒙脱石来表征页岩中的黏土矿物,基于巨正则蒙特卡洛方法,利用Lammps软件开展不同压力、温度和孔径下的流体吸附模拟。结果表明:随着压力增大,各孔径下CH_(4)超额吸附量先增加后减少,并在11~12 MPa间达到峰值;随着温度升高,各孔径下CH_(4)超额吸附量逐渐减少;随着孔径的增大,CH_(4)超额吸附量逐渐减少。小孔径下,CH_(4)在钠基蒙脱石中主要以吸附态赋存,随着孔径的增大,CH_(4)在钠基蒙脱石中处于吸附态和游离态共存的状态,并且钠基蒙脱石对CH_(4)的作用类型为物理吸附。CO_(2)的驱替效率随CO_(2)初始压力的升高而增大,随孔径的增大而增大。CO_(2)埋存量随温度的升高而降低,随注入压力的升高而升高,随孔径的增大而降低。CO_(2)与CH_(4)竞争吸附比随压力的增大而降低,随孔径的增大而升高。

一种新的多因素压裂水平井产能评价方法

水平井压裂是致密砂岩气井重要的开发手段,且裂缝之间存在干扰,渗流规律复杂,因此准确的产能预测尤为重要。本文研究在充分考虑气-水两相流在地层和裂缝中不同渗流规律及裂缝间相互干扰,并同时考虑在滑脱效应、启动压力梯度、应力敏感和高速非达西等因素条件下,建立了强适用性的压裂水平井气-水同产产能预测模型。此外,还对气-水两相流中地层应力敏感、气体滑脱因子、启动压力梯度、裂缝各项参数及水气比等因素进行了分析,结果表明:水气比、裂缝导流能力和裂缝半长与产能呈正相关;裂缝应力敏感与产能呈负相关;地层压力敏感、气体滑脱效应和启动压力梯度对产能影响相对较小。研究结果为致密砂岩压裂水平井产能评价提供了理论依据。

龙马溪组页岩干酪根表征初探及干酪根吸附特征研究

吸附气是页岩气赋存在页岩中的主要方式之一,而且吸附气是页岩气后期产量的主要来源。吸附气主要赋存在页岩有机质干酪根和黏土矿物中,而有机质干酪根中吸附比例较大。因此,研究页岩有机质干酪根的特征及其吸附机理对页岩气开发有重要作用。以四川盆地龙马溪组页岩干酪根为研究对象,通过固体核磁共振谱分析实验、傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析实验、X射线光电子能谱(XPS)实验相结合的方法表征干酪根的微观结构,构建了干酪根的分子结构模型。利用磁悬浮重量法实验、巨正则系综蒙特卡洛(GCMC)和分子动力学(MD)的分子模拟方法,分析CH_(4)在龙马溪组页岩干酪根的吸附机理及特征。研究结果表明:龙马溪组页岩实验样品干酪根的分子式为C_(237)H_(219)O_(21)N_(5)S_(4);CH_(4)在干酪根中的超额吸附量随着压力的增加先升高后降低;相同孔径和压力条件下,随着温度的升高,CH_(4)的超额吸附量和总气量逐渐变小;干酪根中的C原子和S原子是造成CH_(4)吸附的主要原因;靠近干酪根孔壁的CH_(4)呈现吸附态,远离干酪根孔壁的CH_(4)呈现游离态,随着孔径的增加,CH_(4)密度的两峰之间的距离逐渐变宽,峰值逐渐下降。

致密砂岩气藏压裂直井气水两相产能评价新方法

为研究气井产水对致密气藏产能的影响,以A气田为例,针对当前致密气藏产能方程因只考虑单一气相多因素或者气水两相单因素导致模拟准确性不高的问题,基于渗流力学原理,建立了考虑多因素的致密气藏气水两相压裂直井产能模型。研究结果表明:1)通过实例计算,新模型计算的无阻流量与实际产能测试的无阻流量结果相比误差较小,仅为2%,说明新模型具有一定的准确性。2)敏感性分析表明,裂缝参数对产能影响较为明显,滑脱效应和启动压力梯度对产能影响较小。3)水气比对产能影响较大,气井产水导致气井启动压力梯度增大,应力敏感性增强,渗流阻力增大,气井产能减小,在实际生产过程中应尽量避免气井见水。该模型实现了产能的准确预测,对致密砂岩气藏高效开采具有一定的指导意义。

页岩干酪根吸附规律的分子模拟研究

页岩气是以CH_(4)为主赋存在有机质页岩的非常规天然气,其中的吸附气是页岩气后期产量的主要来源,因此,研究页岩的吸附机理对页岩气开发有重要作用。利用Ⅱ型(混合型干酪根,来源于浮游生物)干酪根分子建立Ⅱ型干酪根模型,采用蒙特卡洛方法和分子模拟方法研究CH_(4)在Ⅱ型干酪根中的微观吸附行为和机理,通过实验数据验证了该模型,并进一步探究了孔径、温度和压力对吸附行为的影响。研究取得的认识如下:(1)孔径越大,CH_(4)超额吸附量越大;温度越高,CH_(4)超额吸附量越低;压力越大,CH_(4)绝对吸附量先快速上升后逐渐平缓,CH_(4)超额吸附量先上升后下降;(2)随着孔径的增加,CH_(4)的吸附热越来越少,并从吸附热看,CH_(4)在干酪根的吸附行为是物理吸附;(3)孔径小于1 nm时,CH_(4)在干酪根中为吸附相;孔径大于1 nm时,CH_(4)在干酪根中为吸附相与游离相共存。

近临界挥发油藏CO_(2)−近临界挥发油−地层水三相相态实验

在衰竭开采中后期,近临界挥发油藏存在气体大量脱出、地层能量不足的问题。为了提高气藏采收率,在目前地层条件下(157.5℃,24 MPa),开展CO_(2)−近临界挥发油两相相平衡实验研究,在原始地层条件下(157.5℃,40.6 MPa),开展CO_(2)−近临界挥发油−地层水三相相平衡实验研究。结果表明:在近临界挥发油体系中,随着温度增加,流体体系由挥发油体系转化为凝析气体系;在CO_(2)−近临界挥发油两相体系中,随着CO_(2)的不断注入,体系的饱和压力增加,当注入CO_(2)摩尔分数达到60%后,并未发生相态反转,说明CO_(2)很好地抽提了流体中的中间烃组分和重质烃组分;在三相体系中,随着CO_(2)注入含量的增加,体系的饱和压力和溶解气油比上升;随着含水饱和度的上升,体系的饱和压力和溶解气油比降低,原油中溶解CO_(2)含量减少,并且近临界挥发油没有了临界乳光现象。研究成果为近临界挥发油藏注CO_(2)提高原油采收率提供了技术支持。