[發(fā)明專利]一種二氧化碳置換頁巖甲烷的定量評價方法及其應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711415019.2
• 申請日: 2017-12-22
• 公開（公告）號: CN109959672B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發(fā)明（設計）人: 王飛;呂欣潤
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學（北京）
• 主分類號: G01N24/08
• 分類號: G01N24/08
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11205
• 代理人: 劉丹;黃健

本發(fā)明提供一種二氧化碳置換頁巖甲烷的定量評價方法及其應用，方法包括：1)建立目標溫度下甲烷的質(zhì)量?核磁信號量標準曲線；2)在目標溫度下向頁巖樣品通入甲烷，建立頁巖樣品在目標壓力下的甲烷吸附平衡，獲取甲烷的初始吸附核磁信號量；3)在目標溫度下，向頁巖樣品通入二氧化碳建立頁巖樣品在預設壓力下的甲烷?二氧化碳吸附平衡，獲取甲烷的當前吸附核磁信號量；4)根據(jù)質(zhì)量?核磁信號量標準曲線、初始吸附核磁信號量和當前吸附核磁信號量，獲取甲烷的解吸附質(zhì)量；其中，二氧化碳為氣態(tài)二氧化碳，液態(tài)二氧化碳以及超臨界二氧化碳中的一種。該方法利用NMR核磁技術實現(xiàn)了對不同相態(tài)CO₂在不同壓力和溫度下置換頁巖甲烷的定量評價。

技術領域

本發(fā)明涉及一種二氧化碳置換頁巖甲烷的定量評價方法及其應用，屬于頁巖氣開采技術領域。

背景技術

由于常規(guī)油氣藏資源供給和人們不斷增長的能源需求矛盾日益突出，非常規(guī)油氣資源日益受到關注和重視，逐漸成為重要戰(zhàn)略資源和有力補充。其中，頁巖氣以其分布范圍廣、資源量大等特點，成為當前油氣勘探開發(fā)的熱點。以北美頁巖氣開發(fā)為典型代表，隨著水平井和水力壓裂技術的發(fā)展，形成了一系列成熟的現(xiàn)場工藝和技術，為頁巖氣藏大規(guī)模商業(yè)化開發(fā)奠定了基礎，頁巖氣也成為了具有工業(yè)開采價值的重要油氣資源。

但通常情況下，頁巖儲層滲透率極低，以水力壓裂容易對頁巖儲層造成傷害，還會耗費大量的水資源，因此針對頁巖氣儲層的無水壓裂技術(CO₂、N₂、LPG)正在成為研究的熱點。而工業(yè)革命以來由于化石燃料的使用急劇增加，使得CO₂及其他溫室氣體在大氣中的濃度明顯上升，并造成嚴重的溫室效應。溫室效應會產(chǎn)生一系列嚴重的環(huán)境后果，包括海平面上升，沿海城市會被掩沒；危及海洋生物生存；改變區(qū)域環(huán)境，影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，造成糧食短缺；氣象災害加劇，由全球變暖導致的厄爾尼諾、拉尼娜等極端天氣現(xiàn)象給人類造成生命和財產(chǎn)損失；生物多樣性遭到破壞，由于全球變暖導致環(huán)境變化，野生動物沒有了適宜的生存環(huán)境，很可能面臨滅亡；并且由于大氣運動發(fā)生改變，局部地區(qū)的水資源將更加緊缺。因此，近年來可以有效的降低化石燃料CO₂排放量的碳捕獲及埋存技術(CCS)也得到了人們的重視。而利用CO₂壓裂頁巖儲層以置換頁巖氣技術的發(fā)展，不僅有助于開采重要油氣資源，更有助于減少CO₂對環(huán)境的不利影響。頁巖氣儲層CO₂壓裂同時包含CO₂埋存以及提高頁巖氣產(chǎn)能的雙重作用，既滿足了環(huán)境上對于捕集CO₂的需要，又滿足了工業(yè)上提高頁巖氣產(chǎn)量的需要，具有廣闊的應用前景，但目前關于頁巖氣儲層CO₂壓裂的研究很少。

與CO₂單井吞吐以及注CO₂驅(qū)替不同，CO₂壓裂過程是在井口注入低溫液態(tài)CO₂，液態(tài)CO₂進入井底及裂縫后與井筒和地層發(fā)生熱交換，溫度升高，變?yōu)槌R界或氣態(tài)，整個施工過程有顯著的溫壓以及相態(tài)變化。因此明確壓裂過程中不同相態(tài)CO₂在頁巖中對CH₄的置換機理，并在此基礎上定量描述地層條件下CO₂-CH₄吸附置換關系，對指導頁巖氣儲層CO₂壓裂施工以及生產(chǎn)制度優(yōu)化具有重要的意義。