Investigación sobre la predicción del equilibrio de fase de fluidos en reservorios de lutitas y experimentos micro-nanofluídicos

ZHONG JUNJIE ,  

XU LILONG ,  

LIU TENGYU ,  

YI JUNJIE ,  

YAO JUN ,  

YANG YONGFEI ,  

SUN HAI ,  

ZHANG LEI ,  

JIA CUNQI ,  

摘要

Los reservorios de lutitas desarrollan ampliamente poros a escala nanométrica, y el fuerte efecto de confinamiento hace que las características de la fase del fluido se desvíen significativamente de las condiciones de fase a granel, por lo que las teorías convencionales de fase son difíciles de aplicar en reservorios de petróleo de lutitas. Para investigar el comportamiento de la fase del fluido restringido, se realizaron experimentos de punto de rocío a escalas de poros de 10 μm y 100 nm utilizando tecnología micro-nanofluídica, observando sistemáticamente el comportamiento de condensación del fluido dentro de poros confinados y las características de distribución de la fase líquida. Los resultados de los experimentos de punto de rocío demostraron que: el mecanismo general de condensación es similar en diferentes tamaños de poro, pasando por las etapas típicas de formación, expansión de película líquida o puente líquido, y finalmente evolucionando hacia una columna líquida; sin embargo, las diferencias en la escala del poro afectan significativamente la cinética de condensación del fluido y las características de distribución de la fase líquida; por ejemplo, en poros de 10 μm, la condensación ocurre preferentemente en las esquinas, pero la proporción final de fase líquida dentro del poro es baja; mientras que en poros de 100 nm, la posición de condensación ya no se limita a las esquinas, sino que tiende a ocurrir primero en la entrada, aumentando considerablemente la cantidad de líquido depositado y haciendo que la distribución de la fase líquida sea más uniforme. La presión de punto de rocío medida comparada con los valores predichos por el modelo de ecuación de estado Peng-Robinson indica que los modelos tradicionales tienen limitaciones para describir el comportamiento de la fase restringida a escala nanométrica. Para una predicción precisa del comportamiento de la fase del fluido en espacios restringidos, se introdujeron factores como la fuerza capilar, los efectos de adsorción y los desplazamientos de propiedades críticas en el modelo tradicional, estableciendo un modelo de predicción de equilibrio de fases aplicable a espacios restringidos. Los resultados de la verificación muestran que el modelo corregido puede representar con precisión el comportamiento de la fase restringida del fluido, con un error relativo máximo del 5,30 %. El análisis adicional mostró que el efecto de confinamiento es más significativo en condiciones de baja temperatura y baja presión, y se atenúa gradualmente con el aumento de la temperatura. Este estudio, mediante la combinación de modelado teórico y verificación experimental, proporciona bases experimentales y referencias teóricas para describir el equilibrio de fases en poros nanométricos, y abre nuevas ideas para la corrección y aplicación de modelos de predicción de fase en reservorios de lutitas.

关键词

reservorio de lutitas;efecto de confinamiento;comportamiento de fase de fluidos;ecuación de estado Peng-Robinson;experimentos micro-nanofluídicos

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