[发明专利]超临界CO2在审

专利信息
申请号: 202110110073.6 申请日: 2021-01-27
公开(公告)号: CN112881652A 公开(公告)日: 2021-06-01
发明(设计)人: 贾金龙;王永发;李志国 申请(专利权)人: 武汉工程大学
主分类号: G01N33/24 分类号: G01N33/24;G09B23/40
代理公司: 北京轻创知识产权代理有限公司 11212 代理人: 张力波
地址: 430000 湖北省武*** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 临界 co base sub
【说明书】:

发明涉及超临界CO2注入页岩储层焦耳‑汤姆逊效应试验模拟装置,包括数据采集分析单元及通过管路连通的超临界CO2生成单元和测试单元,超临界CO2生成单元和测试单元分别与数据采集分析单元通讯连接;超临界CO2生成单元用于生成超临界CO2,并将生成的超临界CO2送至测试单元;测试单元模拟地下储层,并用于测试表征焦耳‑汤姆逊效应的焦耳‑汤姆逊系数所需的超临界CO2温度与压力变化。针对不同的完井方式,试验模拟超临界CO2注入页岩所发生的多级次焦耳‑汤姆逊效应,监测超临界CO2温度、注入压力及流速等参数的变化,测试用于表征焦耳‑汤姆逊效应的焦耳‑汤姆逊系数,对降低超临界CO2工程注入风险和超临界CO2压裂工艺的安全实施具有重要意义。

技术领域

本发明涉及非常规天然气开采技术领域,具体涉及超临界CO2注入页岩储层焦耳-汤姆逊效应试验模拟装置。

背景技术

水力压裂是页岩气、煤层气等非常规天然气储层增产的主要技术措施之一,但水力压裂耗水量极大。我国非常规天然气储层大多数分布在水资源相对匮乏的地区,其中页岩气储层埋藏深,岩体结构致密,力学强度大,单口井水力压裂改造储层需要消耗15-60万吨水,耗水量巨大,水力压裂技术应用于水资源匮乏地区非常规天然气储层开发的适用性不强。此外,非常规天然气储层,尤其页岩气储层中黏土矿物含量高,遇水易膨胀,可导致储层的孔隙度和渗透率降低,造成储层水敏性伤害。这些问题严重制约了页岩气储层的商业化开发,适用于页岩气储层开发的方法亟待探索。

超临界CO2具密度大、粘性低、渗透力强等特点,页岩气储层吸附CO2能力大于CH4,高压注入到储层的CO2因竞争吸附优势可以置换与驱替储层中的CH4产出。超临界CO2替代水作为强化非常规天然气储层增产的介质,可有效降低因黏土矿物遇水膨胀导致的储层水敏性伤害。超临界CO2射流速度比水射流更快、射流核心区更长、扩散面积更广,超临界CO2具有比水力压裂更强的射流效果。超临界CO2与水反应形成碳酸对储层酸化,可降低储层破裂压力,更容易压裂储层。因此,超临界CO2被认为是强化页岩气储层开发的有利介质与有效方法,既可以减少耗水量,又可以实现温室气体CO2减排。

页岩气开发井的完井方式以裸眼完井、射孔完井最为常见。页岩储层具有孔隙裂隙结构,是类似于多孔筛的典型多孔介质。高压超临界CO2通过井筒射孔孔眼和储层过程中,受到射孔孔眼与储层的节流,会导致高压超临界CO2产生压力突变,继而引起温度发生改变,这种现象被称为焦耳-汤姆逊效应(Joule-Thomson effect)。不同完井方式下,高压超临界CO2节流次数不同,发生的焦耳-汤姆逊效应次数也不同。例如,裸眼完井方式下,高压超临界CO2由注入井直接进入储层,仅经过多孔介质储层的一次节流,相应发生一次焦耳-汤姆逊效应。射孔完井方式下,高压超临界CO2由注入井井筒上的射孔孔眼进入储层,经过射孔孔眼和多孔介质储层两次节流,发生的焦耳-汤姆逊效应相应增加一次。

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