鄂尔多斯盆地致密油储层微观孔隙结构研究

运用压汞、扫描电镜和低温氮吸附技术,研究鄂尔多斯盆地长7段致密油储层微观孔隙结构特征,获得储层毛细管压力曲线和低温氮吸附曲线,进而得到储层喉道类型、不同类型孔隙分布、孔隙特征与物性的相关关系等。研究结果表明:研究区储层孔隙度平均值为7.94%,克氏渗透率均值为0.033 m D,属于低孔、致密储层;研究区储层的毛管压力曲线从形态差异分为三类,Ⅰ类曲线储层宏孔最为发育,占全部空隙的80%,喉道以微细喉类型为主,微喉控制孔隙的退汞量占总退汞量13%;Ⅱ类曲线储层孔隙发育较差,喉道以细喉发育为主,微喉控制孔隙的退汞量占总退汞量25%;Ⅲ类曲线储层介孔最为发育,约占全部空隙的50%,喉道类型较为复杂,细喉、微细喉道和微喉均有发育,微喉控制孔隙的退汞量占总退汞量的46%;储层渗透性与储层比表面和孔喉比等特征参数呈负相关,且该储层微裂缝发育较差。     

模拟CO_2地质埋藏条件下无烟煤微孔超微孔变化特征

CO2地质埋藏过程中的煤体孔隙演化是影响CO2地质埋藏的主要问题之一,该研究以"高压超临界CO2地球化学反应器"为实验室模拟平台,对CO2在地下煤层的储存过程进行模拟;以40℃,9.8 MPa,72 h为模拟条件,通过氦比重仪和压汞仪对不同粒度的无烟煤孔隙结构变化进行研究。结果表明,在经过超临界CO2-H2O的作用后,无烟煤的真密度和视密度均呈现增大趋势,其中增幅最大的4~8 mm样品从1.500 g/cm3增加到1.590 g/cm3;总孔容变化较为明显,增加主要表现在4~8 mm样品,增幅达162%,孔隙度增幅则达196%,其余粒度样品的总孔容和孔隙度也有不同程度增高。CO2的埋藏过程对无烟煤的影响主要表现在微孔和超微孔隙的发育,不同粒度样品的超微孔隙变化均较大,从而直接导致对气体的吸附能力越来越强。     

鄂尔多斯盆地致密油储层微观孔隙结构

运用压汞、扫描电镜和低温氮吸附技术,研究鄂尔多斯盆地长7段致密油储层微观孔隙结构特征,获得储层毛细管压力曲线和低温氮吸附曲线,进而得到储层喉道类型、不同类型孔隙分布、孔隙特征与物性的相关关系等。研究结果表明：研究区储层孔隙度平均值为7.94%,克氏渗透率均值为0.033mD,属于低孔、超低渗储层; 研究区储层的毛管压力曲线从形态差异分为三类,Ⅰ类曲线储层宏孔最为发育,占全部空隙的80%,喉道以微细喉类型为主,微喉控制孔隙的退汞量占总退汞量13%;Ⅱ类曲线储层孔隙发育较差,喉道以细喉发育为主,微喉控制孔隙的退汞量占总退汞量25%;Ⅲ类曲线储层介孔最为发育,约占全部空隙的50%左右,喉道类型较为复杂,细喉、微细喉道和微喉均有发育,微喉控制孔隙的退汞量占总退汞量的46%;储层渗透性与储层比表面和孔喉比等特征参数呈负相关,且该储层微裂缝发育较差。     

超低渗油藏超临界CO2驱油特征及原油动用能力

为明确超临界CO_2驱替特征,结合核磁共振技术对比了超低渗透油藏超临界CO_2非混相、混相驱及水驱对储层孔隙原油动用效果,明确了长庆超低渗油藏岩心内原油分布特征,对比了不同注入介质对不同孔喉内原油采出程度的贡献程度。结果表明:超临界CO_2混相及非混相驱的见气阶段是采出程度迅速增加阶段,气窜后驱油效率大幅降低,对比了不同驱替方式采出程度,油藏条件下水驱主要动用大、中孔隙;CO_2非混相驱主要提高中、小孔的采出程度;水驱及非混相驱均无法动用小于0.1μm的微孔内原油;而CO_2混相驱对小、微孔提升较大,在混相气驱后,大、中孔隙动用程度接近100%,小孔和微孔分别达到34%和10%。混相气驱效果最佳,其次为非混相驱与高压水驱,低压水驱对原油动用能力较差。研究为超低渗油藏驱油方式的选择提供了理论依据。     

陆相页岩孔隙发育特征及其控制因素—以莱阳凹陷水南组为例

为了研究莱阳凹陷陆相水南组页岩的孔隙发育特征,通过扫描电镜实验观察页岩孔隙微观形貌,高压压汞、低温液氮吸附及低温二氧化碳吸附实验对水南组页岩孔隙进行全尺度表征;并结合有机地化参数和矿物组成分析孔隙发育的控制因素。结果表明:扫描电镜镜下观察发现莱阳凹陷陆相页岩主要发育有机质孔、粒间孔、粒内孔及微裂隙等4种微观孔缝。高压压汞、低温液氮吸附及低温二氧化碳吸附实验联合表征发现孔隙连通性整体较好,孔隙形态以平行板状的狭缝形孔和细颈广体的墨水瓶形孔为主,孔径分布曲线呈多峰形态,大孔、中孔、微孔均发育较多,而比表面积主要由小于100 nm的孔隙,尤其以小于2 nm的微孔贡献为主。有机碳含量对孔隙发育有一定的控制作用,黏土矿物主要贡献中孔和微孔体积,石英、长石对大孔发育有积极的影响,而碳酸盐矿物会胶结堵塞孔隙,造成大孔、中孔及微孔体积均减小,对孔隙发育为消极的影响。     

液态CO_2溶浸作用下煤体孔隙结构损伤特性研究

为分析液态CO_2作用后煤体的孔隙结构变化,开展了3种不同变质程度煤样的液态CO_2溶浸实验,采用压汞法测试了煤样溶浸前后的孔容分布,分析了低温液态CO_2溶浸作用下煤体的损伤特性。结果表明:液态CO_2溶浸煤体后大孔孔容增加,中、小、微孔孔容减小,溶浸过程中存在微孔→小孔→中孔→大孔的转化;液态CO_2溶浸过程主要为温度应力对煤体的损伤作用,损伤后总孔容降低,这是由于煤体孔隙破坏后形成宏观裂隙网络,损伤效应包括原生孔隙转化及新孔隙生成;低温作用下形成煤体基质收缩应力及水结冰膨胀挤压应力,形成拉伸、剪切、挤压等综合破坏及孔隙扩容作用,进一步增加了煤体的渗透性。     

页岩气储层毛管压力曲线分形特征

通过分形理论利用毛管压力曲线分析页岩储层的孔隙分布特征,研究储层内部的复杂孔隙结构。根据四川盆地上三叠统页岩储层样品的实测毛管压力曲线,结合前人的研究成果,总结出2类页岩储层毛管压力曲线;分段拟合计算分形维数后,发现压汞曲线只有部分段的分形维数在合理范围内。说明利用分形维数研究页岩储层孔径分布时,要对曲线进行分段拟合。此外,证明了毛管压力曲线能够反映孔径>150nm的中孔的孔隙半径分布。     

辽河东部凸起太原组页岩孔隙结构特征研究

以辽河拗陷东部凸起海陆过渡相石炭系太原组为例,观察、描述太原组岩芯并系统采集佟2905井样品及辽宁省盘锦市小市泉山煤矿样品。通过XRD衍射、高压压汞、低温液氮吸附、场发射扫描电镜等实验手段,全面刻画了海陆过渡相页岩孔隙发育形态和孔隙结构特征。压汞实验结果显示,页岩孔径呈双峰分布,双峰分布在10 100 nm与10 000 100 000 nm,其中孔径小于100 nm孔占主体。低温液氮吸附实验弥补了压汞实验在表征页岩小孔隙上的不足,对100 nm以下的孔隙进行了更为精细的划分,实验结果表明,中孔（10 50 nm）提供了主要的孔体积,占总孔体积的33.48% 43.96%。比表面积的分布与孔径大小呈负相关,极小孔（<2 nm）和小孔（2 10 nm）为比表面积的主要贡献者,提供的比表面积占整个比表面积的82.92% 91.58%,均值为87.36%。单因素分析结果表明,页岩的比表面积主要受控于黏土含量,其相关系数为0.901,有机质影响不明显。孔隙以四面开放的平行板状孔和狭缝状孔为主,这种开放纳米孔可提高页岩气解吸效率和储层渗透率,提高页岩气产量。     

渝东北地区龙马溪组页岩储层微观孔隙结构特征

为了系统描述渝东北地区下志留统龙马溪组海相页岩的微观孔隙结构,应用氩离子抛光聚焦离子束扫描电镜(FIB-SEM)、低温N2吸附及高压压汞实验定性和定量测试WX-1井岩心样品的孔喉形态、连通性、比表面积及孔径分布.通过对比分析不同实验测试的孔径分布,实现对页岩样品从微孔到宏孔的精细描述,并探讨了影响孔隙发育的控制因素.研究结果表明,龙马溪组页岩储层主要发育有机质孔、黏土矿物层间孔、黄铁矿晶间孔、颗粒边缘溶蚀孔及微裂缝等5种孔隙类型.受到后期压实作用的影响,有机质孔隙发育具有微观非均质性.纳米孔隙类型复杂、形态多样,主要为开放透气性孔,但存在细颈状墨水瓶孔及少量一端封闭的不透气性孔等影响页岩气的渗流;孔径分布具有“双峰”特点,纳米孔主要孔径为2～10 nm、30～90 nm,即直径＜100 nm的孔隙提供了大部分总孔体积,为页岩储层主要发育的孔隙类型.孔隙发育受多种因素的控制,直径≤50 nm微孔、中孔的发育与有机质有关,有机碳含量与微孔、中孔的孔体积呈正相关性;直径＞50 nm宏孔的发育与黏土矿物含量有关,随着黏土矿物含量的增加,宏孔的体积、比表面积也随之增大.     

川中地区大安寨段页岩储层孔隙结构特征与主控因素分析

通过场发射环境扫描电镜观察页岩表面纳米级孔隙微观形态,并通过低温氮气吸附法测定页岩的氮气吸附脱附等温线,利用高压压汞实验进一步研究页岩储层孔隙结构,以探究研究区页岩储层的微观孔隙特征。同时,对压汞法和液氮吸附法进行归一化,使用聚集离子束扫描电镜(FIB-SEM)对页岩有机质孔隙进行三维重构,从而对页岩孔径微孔到大孔进行准确测量。研究结果表明,研究区页岩储层孔隙处于纳米级,孔隙类型可分为有机孔、晶间孔、黏土矿物粒间孔、粒内孔、微裂缝5种类型。页岩孔径分布复杂,含有大量的中孔(2~50 nm)和微孔(2 nm),同时也含有少量的大孔( 50 nm);微孔和中孔提供了大部分比表面积和孔体积;有机孔连通性较好,形成一个孔隙网络。有机碳含量(TOC)、黏土矿物含量、热演化程度(RO)和地层压力等4类参数是影响研究区大安寨段页岩孔隙结构的主要因素。     

贵州黔北地区构造煤与原生结构煤孔隙特征及分形

为了研究煤体在构造作用影响下孔隙结构与分形特征,本文采用低温氮气吸附法、压汞实验等方法,并结合分形理论对三甲煤矿突出孔洞内外煤样孔隙分布进行定量分析。通过MIP与N2GA联合分析,软硬煤临界孔径分别为59nm和86nm。硬煤孔容主要分布在100nm以下的孔隙中,构造煤各孔容分布差异不大,其中中孔和大孔孔容明显高于硬煤,并且构造煤比表面积比硬煤增大4倍多,孔容多出24.5%。根据分形理论分析发现,构造煤渗流孔和吸附孔分形维数分别为3.03和3.77均高于原生煤3.01与3.72;构造煤热力学分形维数高达2.916,构造煤具有更加复杂的孔隙结构和更加粗糙的孔隙表面。     

含铁粉尘碳酸化球团孔的结构特性

通过压汞法测量研究了不同CaO含量、不同造球时间的生球以及不同反应温度、不同CO2分压条件下固结生成的碳酸化球团的孔隙结构特征.结果表明:随着CaO含量增加和造球时间延长,生球的平均孔径、显孔隙度、临界孔径和最可几孔径都相应有所降低,生球凝胶孔含量随CaO含量增加而升高,孔隙比表面积增大,利于反应进行的10~300nm孔隙数量增多.优化反应温度、提高CO2分压,有利于促进球团CaCO3微晶大量生成,细化孔径,形成连接桥,冷固结强度显著提高.     

Fractal classification and natural classification of coal pore structure based on migration of coal bed methane

According to the data of 146 coal samples measured by mercury penetration, coal pores are classified into two levels of <65 nm diffusion pore and >65 nm seeping pore by fractal method based on the characteristics of diffusion, seepage of coal bed methane(CBM) and on the research results of specific pore volume and pore structure. The diffusion pores are further divided into three categories: <8 nm micropore, 8-20 nm transitional pore, and 20-65 nm mini-pore based on the relationship between increment of specific surface area and diameter of pores, while seepage pores are further divided into three categories: 65-325 nm mesopore, 325-1000 nm transitional pore, and >1000 nm macropore based on the abrupt change in the increment of specific pore volume.     

注超临界CO_2开采高温废弃气藏地热机制与采热能力分析

高温废弃气藏具有巨大的地热开采潜力。在对比分析超临界CO2和常规携热介质水的热物性基础上,提出注超临界CO2开采高温废弃气藏地热的方法。利用数值模拟方法对CO2在高温废弃气藏中的采热能力及影响因素进行评估。结果表明,由于CO2具有很高的可注性和流动性,超临界CO2的采热速率可达到水的1.5倍;利用CO2循环开采高温气藏地热,不仅可以实现高效地热开发,还可以实现CO2地质埋存;对废弃气藏而言,可以充分利用现有井网和地面设施,减少初期资本投入,实现高温废弃气藏地热的有效和经济开发,进一步提高气藏的利用价值,延长其经济寿命。     

超临界CO_2强化深层卤水开采的井群布设方法

超临界CO_2强化深层卤水开采可显著地提高卤水的开采效率,同时增强CO_2的封存安全也是一种实现卤水高效开发和减缓温室效应的双赢选择.本文通过数值模拟的方法对比研究了不同井群布设方法下超临界CO_2强化深层卤水开采的效果,得到的结论如下:无论是矩形井网法还是三角形井网法,超临界CO_2强化深层卤水开采的效果都是非常显著的.基于提出的4种布井方法,从卤水开采总量、卤水越流风险、CO_2注入总量、CO_2泄漏比和区域压力调控这几个方面对比分析:7B6C与9B4C相当、6B7C次之、4B9C效果略差,整体上集中式的三角形井网法略优于矩形井网法,但这两种布井方法没有明显的优势差别.因此,在实际的超临界CO_2强化卤水开采项目中,可根据现场地形和工程条件选择比较合适的布井方法.     

非饱和煤矸石淋滤仪改进及应用

为提升非饱和煤矸石室内淋滤试验的可靠性与准确性,对传统非饱和煤矸石淋滤仪的降雨模拟系统进行改良,实现了随机降雨路径的模拟,并增大了煤矸石有效淋滤体积。同时,以韩城桑树坪煤矿煤矸石为研究对象,揭示了不同降雨强度和风化程度组合条件下煤矸石淋滤特征,试验结果是：(1)淋滤液电导率(EC)及SO4_^2-浓度(c)均随淋滤时间呈整体下降趋势,且可划分为快速下降和缓降趋稳两个阶段;(2)采用指数型函数、傅里叶函数及幂函数对不同试验条件下EC-t和c-t关系曲线进行拟合,拟合函数R_²介于0.87~1.00;(3)167mm/h降雨强度下,淋滤液电导率及SO_4^2-浓度对风化程度的敏感性指数最大,分别为3.14和7.64;(4)相较其它条件下淋滤液电导率及SO_4^2-浓度,83mm/h降雨强度和风化3a矸石条件下淋滤液EC值和c值更高。分析得到三点结论：(1)煤矸石可溶元素释放量主要呈指数型函数衰减,并在试验进行3~5h后趋于稳定;(2)风化程度为影响煤矸石可溶元素释放能力的主控因素;(3)较小的降雨强度和较高的风化程度有利于煤矸石元素持续淋滤释放。     

超临界CO_2增黏机制研究进展及展望

研制临界CO2增黏剂,突破超临界CO2压裂技术,是实现页岩气高效开发的一条有效途径。通过文献调研,对超临界CO2增黏剂研制现状、增黏剂在超临界CO2中的溶解机制、增黏剂-CO2相互作用机制、增黏剂的作用机制及其分子设计方法、超临界CO2增黏面临的问题等方面进行分析,总结超临界CO2增黏机制的研究动向。研究认为:具备两亲特性的新型低聚表面活性剂或酯类化合物是值得研究的备选增黏剂;应开发新型低密度支撑剂,与增黏剂共同用于超临界CO2压裂;研究含氟化合物在超临界CO2中的溶解机制及其分子间相互作用规律,有助于开发不含氟超临界CO2增黏剂;选择合适的分子模拟计算方法可以从微观上为超临界CO2增黏剂的分子设计提供理论指导。     

Techno-economic evaluation of oxy-combustion coal-fired power plants

Increasing attention is being paid to the oxycombustion technique of coal-fired power plants because CO 2 produced from fossil fuel combustion can be captured and sequestrated by it. However, there are many questions about the economic properties of the oxy-combustion technique. In this paper, a detailed techno-economic evaluation study was performed on three typical power plants (2 × 300 MW subcritical, 2 × 600 MW supercritical, 2 × 1000 MW ultra supercritical), as conventional air fired and oxycombustion options in China, by utilizing the authoritative data published in 2010 for the design of coal-fired power plants. Techno-economic evaluation models were set up and costs of electricity generation, CO 2 avoidance costs as well as CO 2 capture costs, were calculated. Moreover, the effects of CO 2 tax and CO 2 sale price on the economic characteristics of oxycombustion power plants were also considered. Finally, a sensitivity analysis for parameters such as coal sample, coal price, air separation unit price, flue gas treatment unit price, CO 2 capture efficiency, as well as the air excess factor was conducted. The results revealed that: (1) because the oxy-combustion technique has advantages in thermal efficiency, desulfurization efficiency and denitration efficiency, oxy-combustion power plants will reach the economic properties of conventional air fired power plants if, (a) the CO 2 emission is taxed and the high purity CO 2 product can be sold, or (b) there are some policy preferences in financing and coal price for oxy-combustion power plants, or (c) the power consumption and cost of air separation units and flue gas treatment units can be reduced; (2) from subcritical plants to supercritical and finally ultra-supercritical plants, the economics are improving, regardless of whether they are conventional air fired power plants or oxy-combustion power plants.     

核磁共振研究致密砂岩孔隙结构的方法及应用

基于核磁共振的原理,推导T_2弛豫时间与孔隙半径的关系,由孔喉比将孔隙半径转换为喉道半径,结合压汞喉道半径分布,利用插值和最小二乘法,将岩心100%饱和水的核磁共振T_2谱转换为孔喉半径分布,并将核磁孔喉分布曲线应用到油田开发评价中。以鄂尔多斯盆地延长组致密储层为例,结合岩心驱替试验,利用转化的核磁孔喉分布对研究区块储层的孔隙结构、可动流体和可动油分布以及可动流体喉道半径下限进行研究。结果表明:研究区块孔隙结构复杂,发育微米级和纳米-亚微米级孔喉,孔喉半径均值在0.095~1.263μm,0.001~0.01μm的孔喉内束缚流体分布较多,可动流体主要分布在喉道半径大于0.01μm的孔隙内,水驱主要动用喉道半径大于0.1μm的孔隙内的油,研究区可动流体喉道半径截止值平均为0.013μm。     

The effects of coal blending on the formation and properties of particulate matter during combustion

The control of particulate matter (PM) emissions from coal combustion becomes an urgent work due to their adverse effects on human health. Coal blending is a promising option for submicron particulate (PM1) reduction. This study addressed the effects of coal blending on the formation and properties of particulate matter in combustion process. Coal blends from lignite and bituminous coal, with different blend ratios (9:1, 7:3, 5:5, 3:7 and 1:9), were combusted in a drop tube furnace. The mass size distribution, concentration, elemental composition and morphology of the particulate matter generated under O₂/N₂ and O₂/CO₂ conditions were characterized. Particulate matter was collected by a low pressure impactor (LPI), which aerodynamically segregated particulates into thirteen fractions with sizes ranging from 0.03 to 9.8 μm. The results showed that coal blending reduced PM1 generation, compared with the calculated average values from the combustion of constituent coals. This indicated that the mineral interactions had a great effect on PM₁ reduction. The blend ratio also played an important role in the suppression of PM1 generation. In this experimental study, PM1 generation suffered a maximum suppression at the blend ratio of 7:3. The O₂/CO₂ atmosphere affected the formation and properties of the PM1 during coal blends combustion. Compared with the O₂/N₂ combustion, the interaction of minerals was weakened under O2/CO2 combustion, thus the suppression of PM₁ generation decreased after coal blending. Compared with the calculated values, the concentrations and percentages of Ca, Fe in PM₁ decreased, but the concentrations of Ca, Fe, Si and Al in coarse particulates (PM₁₀₊) increased after coal blends combustion. The interactions between the aluminosilicates in the bituminous coal and volatile elements Ca, Fe in the lignite were thought to contribute to the suppression of PM₁ generation during the com-bustion of coal blends.