注CO2或氮气提高沃尔夫坎普页岩油采收率实验研究

通过使用沃尔夫坎普页岩侧壁岩心塞进行的11个岩心驱油实验,以及使用Berea砂岩进行的三个附加岩心驱油实验,对富含有机质页岩注气提高采收率(EOR)进行了综合研究.我们研究了压力、最小混相压力(MMP)、浸泡时间、注气成分和岩石运移性质对原油采收率的影响.注入气体是二氧化碳(CO2)和氮气.岩心塞在实验室中用原油再饱和,并在储层压力和温度下进行实验,使用的设计可通过水力压裂近似复制注气过程,可最小化对流并扩大裂缝与储层岩石体积之比.我们通过用玻璃珠包裹沃尔夫坎普储层岩石基质来实现这一点.计算机CT扫描可以直观地显示注气实验过程中组分随时间和空间的变化,而气相色谱法则可显示注入原油和采出原油成分的整体变化.由于气体包围饱和油的样品,因此主要的生产机理是缓慢的动力学汽化/冷凝过程.由于气体的渗透率高,因此气体优先流过支撑剂,避免沿岩石基质形成混相前缘并进行驱替,从而动用原油.相反,围绕在储层岩心样品周围的气体将原油中的轻质组分和中间组分汽化,使原油采收率成为在现有热力学条件下可以汽化成裂缝中气体体积的石油馏分的函数.注入气体与原油之间的传质足够快,在最初的24小时内就能产出大量原油,但是如果传质很慢,则会导致基质内形成组分梯度,甚至在注入开始6天后,组分梯度任然存在.开采机理的外围和缓慢动力学方面是与富含液态烃的富有机质页岩相关的低流体运移能力的结果.研究结果表明,在富有机质页岩中,CO2作为提高采收率的注入气优于氮气,而更高的注入压力,甚至超过MMP,可以带来更高的原油采收率.制定注气工作制度应留有足够的时间使注人气与原油之间发生传质;我们在实验室通过多轮次注气吞吐方案实现了这一点.我们的研究结果在实验室层面增进了对富有机质页岩注气提高采收率的理解,但还需要进一步开展相关工作,严格地扩大这些实验室研究结果,从而更好地为现场应用做好相关方案设计.