页岩油注二氧化碳吞吐作用机制及传质规律研究

作     者：张洪权 

作者单位：中国石油大学(北京) 

学位级别：硕士

导师姓名：王敬

授予年度：2022年

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 082002[工学-油气田开发工程] 

主      题：页岩油 二氧化碳吞吐 压力扰动 核磁共振 分子模拟 

摘      要：二氧化碳吞吐技术在页岩储层的应用有效改善页岩油性质、增加储层能量,进一步提高其采收率。但对于以微纳米孔隙为主的页岩储层而言,注入的二氧化碳与页岩油之间涉及复杂的传质作用过程,且受到多方面因素的影响,最终的开发效果呈现差异。本论文首先基于核磁共振及成像技术,开展页岩油注二氧化碳吞吐实验,得到不同注入、排采方式下二氧化碳与页岩油在基质孔隙中的宏观传质特征与规律;然后利用分子动力学模拟方法研究不同条件下原油与二氧化碳的作用规律与传质特征,通过微观模拟得到的认识对宏观实验的结果进行分析,最终得出在二氧化碳吞吐过程中,注入与排采阶段不同的压力扰动方式对开发效果的影响。研究表明,压力升高对原油会产生两方面的影响,一方面压力会抑制原油体系产生的体积应变与黏度改变,限制原油的运动,压力每升高10MPa,原油平均体积应变减小约1.106%;另一方面,压力有助于二氧化碳进入原油体系,促进原油体系的体积膨胀与黏度改变,各压力条件下二氧化碳能促进原油体系产生约3.107%体积应变。通过设置不同的注气与排采方式,相同压力冲量条件下,线性增压注入方式的平均原油动用程度为26.12%,优于19.95%平均原油动用程度的脉冲增压方式,逐渐增压对大孔隙中原油开采效果较好,同时在中小孔隙中两相接触面上渐进积累更多的两相分子后,两种体系接触更充分,得到更好的对流传质效果,二氧化碳运动过程中能发挥出更好的抽提效果。在小孔隙中,线性增压注入方式的两相流体溶解度参数差为2.169（J/cm3）1/2,低于脉冲增压注入方式的2.531（J/cm3）1/2,线性增压条件的两相表现出更好的溶解状态。相较于线性排采方式,脉冲排采方式下,受压力影响大的二氧化碳体系快速从临界状态转换为气态,原本充分接触的对流传质环境受到破坏,故表现出更差的原油剥离效果。