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一、超臨界二氧化碳開采頁巖氣技術(shù)
目前國際上頁巖氣開采主要采用水力壓裂技術(shù),單口頁巖氣井耗水量1.5萬噸以上。但我國的陸相頁巖氣大多處于重點缺水地區(qū),水資源缺乏制約頁巖氣的工業(yè)化開采。此外,我國頁巖氣儲層黏土含量較高,黏土遇水會產(chǎn)生膨脹,導(dǎo)致儲層改造效果差、采收率低。
針對這些問題,我國科研人員基于超臨界二氧化碳兼具氣體的低黏度、高擴散性和液體的高密度等特性展開科研攻關(guān),提出了一項利用超臨界二氧化碳開采頁巖氣的技術(shù),在提高頁巖氣采收率的同時完成二氧化碳?xì)怏w的地下封存,有助于實現(xiàn)開采過程中的碳中和。
該技術(shù)的原理是利用超臨界二氧化碳的低界面張力和高密度特性,作為壓裂液進(jìn)行儲層改造,利用二氧化碳吸附能置換煤層氣、頁巖氣,提高采收率,同時實現(xiàn)二氧化碳的地下封存。這種集壓裂、置換、封存于一體的超臨界二氧化碳復(fù)合壓裂關(guān)鍵技術(shù),為頁巖氣開采及二氧化碳封存開辟了新的技術(shù)路徑。
二、超臨界二氧化碳驅(qū)替技術(shù)
將二氧化碳(C02)作為油藏提高采收率的驅(qū)油劑已研究多年,在油田開發(fā)后期,注入二氧化碳(C02),能使原油膨脹,降低原油粘度,減少殘余油飽和度,從而提高原油采收率,增加原油產(chǎn)量。
由于超臨界二氧化碳(C02)具有保護(hù)環(huán)境、節(jié)約水資源、提高油氣產(chǎn)量、封存二氧化碳(C02)的優(yōu)點,在非常規(guī)油氣資源開發(fā)中具有廣闊的應(yīng)用前景。但超臨界二氧化碳(C02)驅(qū)替技術(shù)作為新興的驅(qū)替技術(shù),許多相關(guān)技術(shù)和理論仍不完善,學(xué)者對其驅(qū)替過程中的滲流機理和裂縫擴展形式意見不統(tǒng)一,需深入研究超臨界二氧化碳(C02)驅(qū)替的原理。
低場核磁共振技術(shù)作為不斷開發(fā)的前沿技術(shù)手段,基于對氫質(zhì)子信號的優(yōu)秀捕捉能力以及配套的可以真實模擬二氧化碳(C02)的超臨界環(huán)境的附件,對超臨界二氧化碳(C02)驅(qū)替機理的研究,有建設(shè)性的幫助。
核磁共振測試(NMR)可以直觀地探究油相在孔隙中的分布和流動狀態(tài)。配合多場耦合配件,實現(xiàn)壓力、溫度對二氧化碳的相態(tài)有明顯的控制作用。當(dāng)壞境處于臨界溫度及臨界壓力時,二氧化碳(C02)會以超臨界態(tài)的形式存在,他既有氣態(tài)性質(zhì),又有液態(tài)性質(zhì),能夠快速溶解孔隙的有機物,而核磁無法檢測到不含H的超臨界二氧化碳(C02)氣體,有效評價儲層采收率的提高效果,定量研究油氣開采過程。
低場核磁技術(shù)研究超臨界CO2驅(qū)替提高采收率應(yīng)用案例:
圖中可知,在長時間的持續(xù)驅(qū)替實驗過程中,超臨界CO2可以對小孔中的介質(zhì)有一個很好的驅(qū)替效果,意味著在實際的生產(chǎn)活動中,超臨界CO2對非常規(guī)油氣藏尤其致密儲層的油氣藏能有一個很好的增產(chǎn)效果,低場核磁共振技術(shù)為理論研究提供技術(shù)支持。