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頁岩氣跨尺度評價平台研究最新進展

作者:姬莉莉、江文濱 2018-12-10 15:27 來源:
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  頁岩氣屬于源儲一體的資源。發育豐富的有機質納米喉道是頁岩氣的載體,獨具特色的層理縫是頁岩強非均質性的具體體現。因此表征頁岩多尺度特征,認識頁岩氣跨尺度運移規律,是頁岩氣研究的前沿課題。 

  近期中科院力學所流固耦合實驗室林緬研究團隊針對以上兩個問題取得了重要進展。研究人員針對頁岩多尺度表征問題提出了一種全新的數字-實驗岩心構建方法。基于二維高分辨率大面積掃描電鏡(SEM)和X射線能譜儀(EDS)圖像,以低溫氮吸附孔徑分布和各向異性滲透率實測數據爲約束,發展了多尺度重構算法(CCSIM-TTS)和層理縫重構算法,首次實現了從納米到厘米的頁岩多尺度表征(如圖1所示)。與傳統的重構算法不同,林緬研究團隊提出以實測數據爲約束的概念,在保證有機孔、有機質塊和層理縫等關鍵影響因素表征精度的同時,運用統計方法表征了無機孔、微裂縫、黃鐵礦等的分布規律,使得數字-實驗岩心既滿足表征精度又大幅提高了計算效率。 

 

  1 數字-實驗頁岩岩心的重構流程 

  基于數字-实验岩心和课题组前期工作,研究团队提出将微纳尺度等效模型、有机质-无机质耦合模袌D巴臣岂詈仙流模型(圖2),与數字-實驗岩心相結合,形成了一套快速准確地計算頁岩岩心滲透率的方法。該方法考慮了納米喉道內的甲烷吸附、有機質內甲烷的努森擴散以及無機質內的達西流動,真正實現了頁岩氣從納米到厘米的跨尺度滲流模擬。 

2 頁岩跨尺度等效模型 

该系列成果已申请了数十项專利和软件登记,形成了完整的页岩气跨尺度评价平台(圖3)。目前研究团队已经将这一平台应用到四川盆地的多口页岩气井,并获得了很好的效果。近期中石油西南分公司委托研究团队将这一评价平台在长宁、威远区块推广。 

 

  圖3 页岩气跨尺度评价平台 

  以上研究成果相繼發表在石油工程領域的重要學術期刊上,其中2018年发表的学术論文包括:Scientific Reports (Ji L, Lin M, Cao G, et al.)Journal of Petroleum Science and Engineering(Cao G, Lin M, Jiang W, et al.)SPE Journal(Li C, Lin M, Ji L, et al.)Journal of Colloid and Interface Science(Lei D, Lin M, Li Yet al.)Transport in porous media (Ji L, Lin M, Jiang W, et al. )Journal of Natural Gas Science and Engineering(Jiang W, Lin M, et al.)Journal of Asian Earth Science (Ji L, Lin M, Jiang W, et al. )。研究工作得到了中科院先導專項、國家自然科學基金重大項目、科技部十三五油氣專項等多個層面的大力支持。 

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