注气吞吐EOR项目的合理设计需要优化注入溶剂组分、注入压力、焖井时间、生产时间和循环注气次数等参数.我们的实验和模拟研究表明,最终的原油采收率取决于停留时间,停留时间定义为储层岩石与注入溶剂接触的总时间(即,焖井时间和生产时间).我们使用核磁共振(NMR)和改进的HAWK(油气动力学分析仪)干式热解分析法来研究停留时间对Eagle Ford储层保存的碎样(7-8毫米)和岩心柱/塞的影响.我们使用核磁共振来量化流体产量,并使用HAWK干热解法来确定产出烃(HC)组分.在4500psi和150 0F温度下,向碎样注入有机溶剂(C1/C2摩尔分数比为72/28).碎样实验的停留时间分别为2小时、4小时和7小时,而3种不同停留时间包含的生产时间皆为1小时.类似地,向柱塞样注入溶剂,设定其停留时间分别为2天(1天焖井和1天生产)和3天(2天焖井和1天生产).我们还利用分子动力学建立了一个饱和黑油的成熟干酪根的分子模型,并模拟了高达18 ns的注气吞吐停留时间(3 ns或5 ns焖井时间,以及1ns、2 ns、3 ns或4 ns生产时间)以研究停留时间对油气运移的影响.结果表明,总采收率取决于停留时间,而与焖井阶段无关.碎样和柱塞样分别在停留时间达到30小时和21天之后实现了 45％的总采收率.此外,对于所研究的岩样而言,HAWK结果表明,无论停留时间多大,只有C24以下的烃类在注入溶剂驱替下发生运移.最后,由分子模拟得到的总采收率随停留时间的变化函数与实验观察到的采收率趋势相似.另外,我们还观察到,由于重烃分子有很强的吸附能力,一次采油(衰竭开采)过程中产出烃类组分总是比原始流体要轻.随后的注入溶剂促进了重烃的解吸和生产,凸显了页岩中提高采收率(EOR)技术的前景.此外,注入溶剂渗透到岩石中的分子数量有限,这表明产出的烃类流体来自于裂缝面附近,由此说明表面积是提高采收率的一个关键参数.这项研究表明1)分子模拟具有校验实验观察结果的能力,可将提高采收率(EOR)的总体特征(尺度)提升超九个数量级;2)利用实验和分子模拟可提供关于注气吞吐方案优化设计的见解.
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