不同加热方式下油页岩孔裂隙结构及渗流路径演化规律的研究

发布时间：2020-11-17 13:47

　　 随着经济的发展,我国对能源的消耗量日渐增大,石油对外依存度连年攀升,未来能源安全问题将日益突出。作为非常规能源之一的油页岩是石油的重要代替资源,无论是在储量还是开发潜力方面都占有极大的优势。油页岩原位开采关键技术之一是在油页岩层中建立完备的渗流通道,使热解产物被顺利开采至地表。因此研究油页岩在热解过程中孔隙和渗流路径的演化规律有着十分重要的意义。在油页岩原位开采技术背景下,以新疆吉木萨尔油页岩作为实验样品,采用高精度显微CT实验和数字岩芯分析相结合的方法,研究探讨基于传导和对流的不同加热模式下油页岩热解之后孔隙、裂隙演化特征以及其渗透性变化规律。得到如下主要结论:(1)油页岩经过高温高压的过热蒸汽对流热解之后,根据试件中孔隙、裂隙发育过程中不同的起裂特点,可分为“拓展型”孔隙和“新生型”孔隙结构。孔隙发育使得油页岩沿层理方向的孔隙联通度增加,平行层理的裂隙发育显著,层理间孔隙发育较显著。(2)传导加热提取油页岩热解形成半焦产物的能力较差,不能较好的使附着在孔隙壁周围的半焦产物流动,而对流加热过程中,过热水蒸气可与附着在孔隙周围的半焦产物进行反应形成流动性良好的热解产物随气流带出油页岩,提高页岩油的产量以及资源的回收率。(3)油页岩经过不同的加热模式后所形成的渗流通道特征不尽相同,油页岩热解时传热的效率不同,导致形成渗流通道的过程不同;传导加热使油页岩原生孔隙、裂隙沿平行层理方向发育,垂直层理方向发育不显著;对流加热使油页岩内层理间孔、裂隙相互贯通,形成完整的渗流通道。(4)油页岩的各向异性是影响其渗透率变化的主要因素。常温状态下,平行及垂直层理方向的渗透受到孔隙、裂隙不发育的条件制约渗透率极低;经过热解之后,裂隙和孔隙相互拓展联系,使得油页岩在水平以及垂直层理方向的渗透率增大,但垂直层理方向渗透率增幅较小;不同热解条件下对于油页岩垂直层理方向的孔隙裂隙的改造有着较大的区别。本文研究成果,可为日后原位注蒸汽开采油页岩提供一定意义上的指导。
【学位单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TD83
【部分图文】：

乎着社会经济发展的方方面面，在人类的发展过程中扮演了不可漫长的发展历史中，是能源一次又一次的推进人类科技不断前进，我们可以将能源划分为一次能源以及二次能源：在自然界中天、石油、天然气等，可以称之为一次能源；二次能源是指将一次源产品诸如电力、煤气、各种石油制品等。会伴随着人口的持续增加，人们对能源的需求更是愈演愈烈，根源统计年鉴》[1]，自 2013 年以来，全球一次能源消费的强劲势其增速到达了 2.2%。这一数据高于 2016 年的 1.2%，同时也高于这十年中，石油的消费增长达到了 1.8%，天然气消费增长达到了013 年以来有了首次增长。于此同时，全球煤炭资源探明储量仅的需求。尽管目前煤炭资源储量可维持较大规模开采，但日益增。

太原理工大学硕士研究生学位论文开采过程中对当地的生态环境带来了不可修复的生态石油占一次能源消费的比例逐渐增加，然而中国虽是一家，但各种矿产资源分布极不均匀，“富煤贫油少气”是直到 2018 年，我国原油对外依存度已经逼近 70%，这高度不能自给。在未来，原油价的变化以及中东主要产我国的能源安全。

公司的 ElectrofracTM 技术质属于低渗不导电，所以 ElectrofracTM 技术使用水行水压致裂，形成大规模的水平裂缝。在该过程中由渗透率，再向这些裂缝注入导电介质，对导电介质加热，技术原理图如 1-4 所示。该种方法对油页岩的加处在于水压致裂后可以形成方位较广的加热面积，缩得到了有效的提升。同时，水压致裂后形成的大量的好通道[36,37]。图 1-3 壳牌公司的 ICP 技术示意图[38]Fig 1-3 Shell's ICP technology schematic[38]
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本文编号：2887571