基于拓扑分析的疏松砂岩气藏储层结构和润湿特性评价新方法

疏松砂岩气藏气水分布和运移关系复杂,储集岩孔隙结构特征、原位润湿特征和气水界面性质制约了天然气储量的有效动用,其中储层孔隙结构和润湿性的准确评价对气藏治水与高效开发具有重要意义。为了弥补传统评价方法在精度和尺度上的不足,结合持续拓扑分析和三维CT无损成像技术,精细表征了疏松砂岩气藏储层的孔隙结构,并应用拓扑几何学Gauss—Bonnet定理拓展了孔隙尺度润湿机理,创新了原位润湿性评价方法,系统研究了双相润湿特征对气水赋存分布规律的影响机制,最后提出了基于拓扑分析的疏松砂岩气藏储集岩特性评价新方法。研究结果表明:①持续拓扑分析结果全面且精细地表征了疏松砂岩储集空间的孔隙结构及其高孔隙度、高渗透率的物性特征,并验证了该方法的适用性;②基于拓扑几何学的润湿性评价新方法定量表征了储集岩的原位润湿性,且误差在6%以内,相较于传统方法,精度提高了约11%;③强水湿体系中气体普遍赋存于大孔,部分孤立的气泡赋存于小孔,油湿体系中地层水大多赋存于大孔且极易建立优势渗流通道,从而导致开发初期气藏产水现象的发生。结论认为,该新方法可快捷、准确地识别与表征岩石的孔隙结构与原位润湿性,对推动储层表征技术的进步,预测天然气在疏松砂岩气藏的运移能力及提高气藏的治水稳产效果具有重要的理论和工程意义。

适用压裂液性能评价的储层原位润湿性表征新方法

非常规油气储层具有孔隙结构复杂、非均质性强以及渗透率低等特点,压裂液在裂隙中的渗流侵入机制由毛细管压力与储层润湿性主导。因此,精确的原位润湿性表征对评价压裂液性能、构建完善的焖井渗吸驱油工艺以及优化压裂液配方等方面具有重要意义与工程应用价值。基于拓扑几何学Gauss-Bonnet定理和三维微观CT成像试验,建立了储层原位润湿性评价新方法。利用数字岩心重构模型和格子玻尔兹曼方法,模拟了压裂液在真实地层内的渗吸驱油过程,研究了储集岩不同的润湿分布对压裂液性能的影响机制。研究结果表明,基于拓扑几何学的润湿性表征方法的精度高达95%以上,同时可实现表征储集岩不同润湿特征的目的。同时,均匀强水湿状态下致密油的采出程度比混合中性润湿状态高33.8%,其渗吸驱油的效果更佳。储层的原始润湿状态通常具有混合润湿的特征,因此需要优化压裂液配方使储层岩石达到润湿改性和增加致密油采出程度的目的。

毛细管破裂法制备中间相炭微球及其电化学性能

基于沥青在熔融纺丝过程中的滴落行为和流变学理论,提出了一种新型高效的中间相炭微球(MCMB)制备方法—毛细管破裂法(DCB法)。本实验以中间相沥青为原料,采用DCB法考察了不同接收相(水或THF)对MCMB制备的影响规律,并系统研究了相应MCMB微观结构的演变规律。在此基础上,所制MCMB经750℃的KOH活化制备了A-MCMB,以及经2800℃的石墨化制备了G-MCMB,并分别探究了它们作为超级电容器(EDLC)和锂离子电池(LIB)电极材料的电化学性能。结果表明:采用DCB方法所制备的水接收相的MCMB-W和THF接收相的MCMBT均呈现尺寸约1~2μm的球形结构特征。此外,A-MCMB-T具有高比表面积1391 m^(2)g^(-1)、微孔体积0.55 cm^(3)g^(-1)和中孔体积0.24 cm^(3)g^(-1),作为EDLC的电极材料时,其比电容比MP衍生的炭材料提高了30%,且电容保持率也显著提升。同时,G-MCMB-T具有较高的石墨化度0.895和有序的层状结构,作为LIB的负极材料时,在100 mA g^(-1)下进行100次循环后,具有353.5 m Ah g^(-1)的高比容量。因此,本文提出并验证了一种新的MCMB制备方法,有望为储能材料的设计和开发提供了一种思路和途径。