二氧化碳驱替页岩气的机理研究
本文选题:页岩岩芯 + 页岩气 ; 参考:《重庆大学》2015年硕士论文
【摘要】:已有很多学者对页岩的吸附、解吸及驱替进行研究并取得相应成果,对未来页岩气开采具有巨大的实用价值。但以往有关页岩的吸附、解吸及驱替试验采用的样品为颗粒状,严重破坏了页岩原始结构,无法真实地反映实际储层情况。为真实反映储层条件下的页岩吸附、解吸及驱替性能,本文试验中采用直径50mm,高100mm的大岩样页岩并对其施加一定的体积应力,岩样内保持页岩原始地质结构,与颗粒状页岩相比,能真实模拟储层结构条件。在国家自然科学基金面上项目(项目批准号:51374257)、教育部新世纪人才计划项目(项目批准号:NCET-09-0844)资助下,针对储层条件下页岩的吸附解吸性质及驱替提高页岩气采收率的部分影响因素开展了研究,取得以下主要研究成果:①本次试验样品为圆柱形页岩岩芯,为块状,其内部保持页岩储层原始结构,试验时对岩心施加一定的轴压和围压,并采用水浴方式恒温,以模拟相应页岩储层环境,确保试验能更为真实地反映页岩储层吸附、解吸、驱替性质。②基于大量室内页岩岩芯吸附过程试验,详细分析了甲烷和二氧化碳在页岩岩芯内运移、吸附过程,认为吸附过程为渗透、扩散、吸附、解吸的综合过程;解释了随时间推移,吸附速率下降的原因,主要是吸附前期以渗透、吸附为主,后期以扩散、吸附为主,气体在页岩储层内渗透作用相对扩散作用要快很多;详细分析了页岩岩芯在吸附过程中吸附变化曲线出现“阶梯状”、“负吸附”现象,认为出现上述现象是由于吸附量增大导致岩芯内部孔隙结构发生变化的结果。③通过对不同温度、不同页岩岩芯对甲烷的等温吸附曲线对比,发现这些曲线变化趋势相同,吸附量随压力升高而增大,且在相应压力点出现吸附量急剧上升的现象,这种现象出现的压力点随温度升高而增大;通过对页岩岩芯吸附、解吸曲线对比分析,发现岩芯解吸曲线滞后于吸附曲线,并从甲烷在页岩储层内赋存形式、吸附形式和分子能量三个方面对这一现象进行了详细分析。④通过对同一页岩岩芯样品不同温度下等温吸附曲线对比分析,探讨温度对吸附的影响,发现温度与吸附量相关性较差,并对此现象进行详细分析,认为岩芯在吸附膨胀、解吸收缩循环作用及体积应力共同作用下,页岩内部结构发生变化导致吸附量变化,表明保留页岩原始结构的岩芯的吸附性能受多种因素的影响,与颗粒状相比,吸附性质更具不稳定性。⑤通过对不同页岩岩芯样品在相同温度下的等温吸附曲线的对比分析,探讨页岩储层各向异性对吸附的影响,发现不同样品的吸附量不同;对同一样品进行不同气体(CH4、CO2)吸附试验对比分析,发现吸附相同时间,CO2的吸附量大于CH4,且CH4的吸附平衡时压力大于CO2,由此判断页岩岩芯对CO2的吸附性大于CH4。⑥将本次页岩岩芯吸附试验结果与相同试验温度下煤颗粒、页岩颗粒及页岩小试件吸附结果进行对比分析,并从岩石结构方面详细分析了吸附量差异及吸附曲线形态不同的原因,表明页岩试验样品尺寸对其吸附能力影响较大,认为随试件尺寸增大,页岩储层不均匀性越明显,越能真实模拟储层条件。⑦采用Langmuir模型、Freundlich经验公式、BET模型、微孔填充D-R模型、Langmuir-Freundlich模型和最优化体积填充D-A模型对本次吸附解吸试验数据进行拟合分析对比,探讨页岩岩芯对甲烷的吸附机理,拟合结果表明:Freundlich经验公式相关系数平均值为0.95635;D-R模型相关系数平均值为0.96559;D-A模型相关系数平均值为0.97963,以上三种模型拟合效果较好,其中Freundlich经验公式中参数物理意义不明确,不能表征吸附机理,由此认为甲烷在页岩岩芯内的吸附机理主要为微孔填充或体积填充。⑧基于页岩岩芯驱替试验数据,并对岩芯驱替过程机理进行了详细的分析和阐述,认为驱替是渗透、扩散、竞争吸附的综合过程;对不同温度、驱替方式的驱替结果进行对比,发现温度、驱替方式对驱替效果有影响,且驱替方式影响较大;对不同体积应力下的驱替结果对比分析,发现体积应力对驱替效果几乎不影响;对置换比的计算进行讨论,并阐述了新的计算思法,使该参数更能准确的表征CO2的驱替能力。
[Abstract]:Many scholars have studied shale adsorption, desorption and displacement and obtained corresponding results, which have great practical value for shale gas mining in the future. However, the previous shale adsorption, desorption and displacement tests were granular, which seriously damaged the original shale structure and could not truly reflect the actual reservoir conditions. Shale adsorption, desorption and displacement performance under reservoir conditions are reflected. In this experiment, the large rock sample shale with a diameter of 50mm, high 100mm, and a certain volume stress was applied to it, and the original geological structure of shale was maintained in the rock sample. Compared with the granular shale, the reservoir structure conditions could be simulated. Item approval number: 51374257), under the support of the new century talent planning project of the Ministry of Education (project approval number: NCET-09-0844), the study has been carried out on the adsorption and desorption properties of shale under reservoir conditions and some factors affecting shale gas recovery, and the following main research results are obtained: (1) the sample is cylindrical shale core. It maintains the original structure of shale reservoir in the interior of the shale, exerting certain axial pressure and confining pressure on the core in test, and using water bath at constant temperature to simulate the corresponding shale reservoir environment, to ensure that the test can more truly reflect the adsorption, desorption and displacement properties of shale reservoir. When methane and carbon dioxide are transported and adsorbed in shale core, the adsorption process is considered as a comprehensive process of infiltration, diffusion, adsorption and desorption. The reasons for the decrease of adsorption rate are explained with the passage of time, mainly by infiltration, adsorption, diffusion and adsorption, and the relative expansion of gas in shale reservoir. The effect of dispersion is much faster; the phenomenon of "staircase" and "negative adsorption" in the adsorption curve of shale core during the adsorption process is analyzed in detail. It is believed that the above phenomenon is the result of the change of pore structure inside the core caused by the increase of adsorption quantity. It is found that the changing trend of these curves is the same, the adsorption amount increases with the pressure increasing, and the adsorption quantity rises sharply at the corresponding pressure point. The pressure point of this phenomenon increases with the temperature rising. The occurrence of methane in shale reservoir, adsorption form and molecular energy in three aspects are analyzed in detail. (4) the effect of temperature on adsorption is discussed by comparison and analysis of isothermal adsorption curves at different temperatures of the same shale core samples, and it is found that the correlation between temperature and adsorption quantity is poor, and the phenomenon is analyzed in detail. Under the joint action of adsorption expansion, desorption contraction cycle and volume stress, the core structure changes in shale, which results in the change of adsorption capacity. It shows that the adsorption property of the core with the original structure of shale is influenced by many factors. Compared with the granular, the adsorbability is more unstable. The isothermal adsorption curves at the same temperature are compared and analyzed to explore the effect of anisotropy on adsorption of shale reservoir, and the adsorption capacity of different samples is different. The adsorption test of different gases (CH4, CO2) for the same sample is compared and analyzed. It is found that the adsorption amount of CO2 is greater than that of CH4 at the same time of adsorption, and the pressure of CH4 is more than CO when the adsorption equilibrium is balanced. 2, it is judged that the adsorption of shale core to CO2 is greater than that of CH4. 6. The adsorption results of the shale core adsorption test and the coal particles, shale particles and shale specimens are compared with the same test temperature, and the reasons for the difference of adsorption quantity and the different adsorption curve form are analyzed in detail. The sample size has a great influence on its adsorption capacity. It is considered that the larger the size of the specimen is, the more obvious the shale reservoir inhomogeneity is, the more true the reservoir conditions are, the Langmuir model, the Freundlich empirical formula, the BET model, the microporous filling D-R model, the Langmuir-Freundlich mold type and the optimal volume filling D-A model are used for this adsorption desorption. The experimental data are compared and analyzed to discuss the adsorption mechanism of methane in shale core. The fitting results show that the average value of correlation coefficient of Freundlich empirical formula is 0.95635, the average value of D-R model correlation coefficient is 0.96559, and the average value of D-A model correlation coefficient is 0.97963, and the above three models have better fitting effect, of which Freundlich experience male is more common. The physical meaning of the parameters is not clear, and the mechanism of adsorption can not be characterized. Therefore, the adsorption mechanism of methane in shale core is mainly microporous filling or volume filling. By comparing the displacement results of different temperatures and displacement ways, it is found that the displacement effect is influenced by the temperature and displacement mode, and the displacement mode has great influence. The displacement results under different volume stress are compared and analyzed, and the displacement effect is almost no sound. The calculation of displacement ratio is discussed and the new method is expounded. Calculating the method of thinking can make the parameter more accurately represent the displacement ability of CO2.
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TE377
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 胡文瑞;;迎接页岩气发展的春天[J];中国石油石化;2009年11期
2 谭蓉蓉;;美国页岩气工业始于1821年[J];天然气工业;2009年05期
3 谭蓉蓉;;中国页岩气技术国际研讨会在长江大学召开[J];天然气工业;2009年05期
4 董立;;我国需要尽快开展页岩气的勘探开发[J];石油与天然气地质;2009年02期
5 ;綦江页岩气开发项目启动[J];精细化工原料及中间体;2009年09期
6 本刊编辑部;;我国研究人员发现页岩气的直接存在[J];天然气工业;2009年09期
7 李立;;中国正式实施新型能源页岩气开发[J];石油钻采工艺;2009年05期
8 ;我国首个页岩气开发项目在綦江启动[J];吐哈油气;2009年03期
9 王立彬;;中国启动页岩气资源勘查[J];国外测井技术;2009年05期
10 安晓璇;黄文辉;刘思宇;江怀友;;页岩气资源分布、开发现状及展望[J];资源与产业;2010年02期
相关会议论文 前10条
1 陈明;;世界页岩气勘探开发现状及面临的环境问题[A];第二届全国特殊气藏开发技术研讨会优秀论文集[C];2013年
2 叶舒阳;;页岩气开发对环境的影响及对策[A];浙江省经济欠发达地区低碳发展综合研讨会论文集[C];2013年
3 王玉芳;包书景;张宏达;葛明娜;王劲铸;孟凡洋;任收麦;;国外页岩气勘查开发进展[A];中国地质学会2013年学术年会论文摘要汇编——S13石油天然气、非常规能源勘探开发理论与技术分会场[C];2013年
4 吴西顺;;世界各国页岩气政策综述[A];中国地质学会2013年学术年会论文摘要汇编——S01地质科技与国土资源管理科学研讨分会场[C];2013年
5 ;中国页岩气勘探开发现状及前景展望[A];“宝塔油气”杯第四届天然气净化、液化、储运与综合利用技术交流会暨LNG国产化新技术新设备展示会论文集[C];2014年
6 林斌;郭巍;赵肖冰;曹瀚升;王少华;;页岩气资源评价方法:概率体积法在三江盆地古生代页岩气中的应用[A];中国矿物岩石地球化学学会第14届学术年会论文摘要专辑[C];2013年
7 印兴耀;吴国忱;;页岩气储层地震评价[A];中国地球物理2013——第二十三专题论文集[C];2013年
8 蔡启宏;傅子云;;地震频率信息在页岩气勘探开发中应用的可能性分析[A];中国地球物理2013——第二十三专题论文集[C];2013年
9 刘禹;王常斌;文建军;宋付权;;页岩气渗流中的力学模型分析[A];第二十五届全国水动力学研讨会暨第十二届全国水动力学学术会议文集(上册)[C];2013年
10 滕吉文;刘有山;;中国页岩气成藏和潜在产能与对环境的污染分析[A];中国科学院地质与地球物理研究所2013年度(第13届)学术论文汇编——特提斯研究中心[C];2014年
相关重要报纸文章 前10条
1 王巧然;中国石油储备页岩气开发技术[N];中国石油报;2008年
2 中国地质大学(北京)能源学院教授 张金川;中国应大力开发页岩气[N];中国能源报;2009年
3 林刚;我国首个页岩气合作开发项目已实施[N];中国企业报;2009年
4 李冰 李婧婧;页岩气藏:尚待开发的处女地[N];中国石化报;2009年
5 本报记者 胡学萃;页岩气:有望改变我国能源格局[N];中国能源报;2009年
6 胡文瑞;页岩气:“鸡肋”变“牛排”[N];中国经济导报;2010年
7 本报记者 高慧丽;唤醒沉睡的页岩气[N];地质勘查导报;2010年
8 李慧;页岩气并非亚洲首选[N];中国能源报;2010年
9 本报记者 王海霞;页岩气勘探热潮席卷欧洲[N];中国能源报;2010年
10 特约记者 刘楠;我国页岩气开采将从重庆起步[N];中国化工报;2010年
相关博士学位论文 前10条
1 郭为;页岩储层特征与渗流机理研究[D];中国科学院研究生院(渗流流体力学研究所);2014年
2 金吉能;页岩气地球物理建模分析[D];长江大学;2015年
3 张宏学;页岩储层渗流—应力耦合模型及应用[D];中国矿业大学;2015年
4 梁顺;长壁开采区内垂直页岩气井稳定性研究[D];中国矿业大学;2015年
5 俞杨烽;富有机质页岩多尺度结构描述及失稳机理[D];西南石油大学;2013年
6 郭晶晶;基于多重运移机制的页岩气渗流机理及试井分析理论研究[D];西南石油大学;2013年
7 冯杨伟;伊宁盆地构造—热演化与上古生界页岩气成藏条件研究[D];西北大学;2015年
8 俞益新;鄂尔多斯盆地东南部延长组页岩油气富集机理研究[D];中国地质大学(北京);2012年
9 姜文利;华北及东北地区页岩气资源潜力[D];中国地质大学(北京);2012年
10 赵群;蜀南及邻区海相页岩气成藏主控因素及有利目标优选[D];中国地质大学(北京);2013年
相关硕士学位论文 前10条
1 刘龙;页岩气资源开发利用管理研究[D];长安大学;2014年
2 余美;基于科学发展观的我国页岩气开发战略研究[D];西南石油大学;2015年
3 曹俊;金阳—威信地区下古生界牛蹄塘组页岩气资源潜力分析[D];西安石油大学;2015年
4 白生宝;鄂尔多斯盆地南部延长组长7段页岩气储层评价[D];西安石油大学;2015年
5 折文旭;页岩气藏水平井HEGF裂缝网络渗流模型研究[D];西安石油大学;2015年
6 郭文;页岩气水平井分段压裂产能分析研究[D];西安石油大学;2015年
7 朱炳成;我国页岩气开发利用环境保护法律制度研究[D];中国政法大学;2015年
8 韩淑乔;高过成熟阶段页岩生烃及含气量研究[D];西安石油大学;2014年
9 苏俊;页岩气储层双侧向测井有限元正演模拟研究[D];中国地质大学(北京);2015年
10 颜君;页岩气储层感应测井数值模拟研究[D];中国地质大学(北京);2015年
,本文编号:1914996
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/shiyounenyuanlunwen/1914996.html