Studie zum Mechanismus der dynamischen Imbibition von Schieferöl basierend auf Kernspinresonanzexperimenten

LU GUANG ,  

ZHANG SHIMING ,  

CAO XIAOPENG ,  

LYU QI ,  

JIANG LONG ,  

SUN HONGXIA ,  

LIU ZUPENG ,  

LI ZHONGXIN ,  

LIU YAN ,  

CAO ZENGHUI ,  

摘要

Die kontinentale Schieferölressource Chinas ist reichhaltig und stellt eine wichtige strategische Ersatzressource zur Sicherung der nationalen Energiesicherheit dar. Schieferölreservoirs weisen entwickelte Nanoporen sowie sehr geringe Porosität und Permeabilität auf, daher ist die Erläuterung ihres Imbibitionsmechanismus von großer Bedeutung für die Verbesserung des Fördergrads von Schieferöl. Untersucht wurde das geschichtete graue Schiefergestein des Jiyang-Beckens. Basierend auf der dreidimensionalen Abtastung mittels fokussiertem Ionenstrahl-Scanning-Elektronenmikroskop (FIB-SEM) und der digitalen Kernrekonstruktionsmethode wurden die Porenstrukturmerkmale quantitativ charakterisiert. Darauf aufbauend wurden dynamische Imbibitionsexperimente mit Kernspinresonanz bei hohen Temperaturen und Drücken durchgeführt, um das gleichgerichtete Imbibitionsverhalten während des Hochdruckinjektionsprozesses des Frackfluids zu simulieren. Durch die Gewinnung von Querspannungsrelaxationszeiten (T2) Spektren zu unterschiedlichen Imbibitionszeiten wurden die Mobilisierungseigenschaften von Rohöl in Poren unterschiedlicher Größen quantitativ charakterisiert. Mit der T2-Grenzwertmethode wurden die Beiträge der Verdrängung und Imbibition zum Fördergrad unterschieden sowie der Einfluss des Verdrängungsdruckgefälles und der Schichtungsklüfte auf die dynamische Imbibitionswirkung analysiert. In Verbindung mit Imbibitionsähnlichkeitskriterien wurde eine Korrespondenz zwischen Experiment und Reservoirskala hergestellt sowie die Standzeit nach dem Hydraulic-Fracturing des Schieferölreservoirs berechnet und optimiert. Die Ergebnisse zeigen: ① Der dynamische Imbibitionsprozess lässt sich in drei Phasen unterteilen: schnelle Imbibition, langsame Imbibition und Imbibitionsgleichgewicht, mit einer Mobilisierungscharakteristik „elastische Ölverdrängung in großen Poren, Austausch von Öl durch Imbibition in kleinen Poren“; ② Unter den experimentellen Bedingungen gibt es einen optimalen Bereich des Verdrängungsdruckgefälles (2,67~4,16 MPa), innerhalb dessen der gesamte Fördergrad um 9,02 %~10,26 % gegenüber einem niedrigen Druckgefälle (1,05 MPa) steigt; ③ Schichtungsklüfte verbessern die Konnektivität der Porenstruktur, erhöhen die Effizienz des Imbibitionsersatzes und stellen günstige physikalische Bedingungen zur Steigerung des Mobilisierungsgrades von Schieferöl dar; ④ Basierend auf Ähnlichkeitskriterien und den Ergebnissen der dynamischen Imbibitionsexperimente wird eine angemessene Standzeit nach der Verpressung im Schieferölreservoir von 15 Tagen empfohlen.

关键词

Schieferöl;Kernspinresonanz;dynamische Imbibition;Fördergrad;Standzeit

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