Istraživači rade na poboljšanju oporavka od zbijenih rezervoara

Lek za vid (Lipanj 2019).

Anonim

Značajna količina domaće proizvodnje nafte u SAD-u dolazi od škriljca. Ekstrakcija ulja i plina iz ovih nekonvencionalnih spremnika obično zahtijeva bušenje vodoravnih bunara i korištenje hidrauličnih tehnika frakture. Ipak, predviđanje potpunog djelovanja ovih tehnika još uvijek je neizvjesno jer razumijevanje kako tekućina teče kroz škriljevca još se razvija.

Istraživačka skupina dr. David Schechtera razvila je novu vrstu simulatora koja bolje ilustrira i predviđa učinke ovih tehnika. Ovaj robusni simulator izvlači podatke iz laboratorijskih eksperimenata i kombinira ga s poznatim geološkim podacima o prijelome. Zatim koristi nestrukturirane rešetke i novo razvijene kodove za stvaranje modela koji poboljšavaju razumijevanje:

  • kako frakture utječu na protok spremnika
  • kako frakciona tekućina s dodanim surfaktantima (sapunima) utječu na oporavak nafte
  • što poboljšava proces oporavka ulja najbolje za različite situacije u rezervoaru

Pored poboljšanja razumijevanja, istraživačka je skupina koristila te podatke i ove modele kako bi izazvala aktualne teorije o zadržavanju tekućine u spremnicima.

Prijelomi utječu na protok

Schechter, izvanredni profesor i profesor razvoja razvoja Aghorn Energy Care u Harold Vanceu na Sveučilištu Texas A & M University, nije ni stranac prijeloma. Njegovi istraživački interesi pokrivaju geološku i petrofizičku analizu, a on brzo objašnjava osnove frakture.

"Prijelomi nisu nužno kaotični u stijenama rezervoara", rekao je Schechter. "Ako poznajete pravila stijenske mehanike i proučavate površine na podlozi i površini s aluminijskim alatima, onda možete generirati prijelomne mreže na temelju određenih poznatih pravila. Neki prijelomi dobro se ponašaju zbog razmaka i duljine prijeloma, nekih arena Ako imamo dovoljno temeljnih podataka, ako razumijemo stijenu mehanike i naglašava da je bazen prošao, onda se nastali lomni uzorci obično pridržavaju jednostavnih pravila. "

Voda teče u površinskim lomovima na stijeni. To privlači vegetaciju, kao što je prikazano na antenskoj fotografiji (ljubaznošću Johna Lorenza). U podzemlju, slični obrasci prijeloma omogućuju transport i proizvodnju nafte. Geolozi otkrivaju površinske plohe stijene s linijama skeniranja, stvarajući karte lomnih uzoraka u tekućinama. Schechterova grupa pretvara te karte u rešetke za simulaciju rezervoara pomoću tehnike koja se zove nestrukturirana rešetka. U ovoj tehnici, frakture su zastupljene s kompleksnim poligonalnim rešetkama, a ne jednostavnim ravnim linijskim kartezijanskim rešetkama većine softvera koristi.

Jedan učenik, Jianlei Sun, napisao je kod koji pretvara obrasce frakture i nestrukturirane rešetke u sofisticirane sustave simulacijske mreže. Kôd sadrži osobine interesa potrebne za simulator, kao što su udarni udar i smjer, veličina pukotine te dužina i visina frakture.

Ostali načini na koji se tekućina pomiče

Schechterov simulator nadilazi modeliranje svojstava prijeloma, a također se odnosi i na svojstva tekućine. Protok ulja u rezervoarima škriljca teško je predvidjeti jer stijena ima izuzetno nisku propusnost zbog mikroskopskih pora. Izvlačenje ulja iz ove uske stijene obavlja se transportnim mehanizmima, kao što je izmjena vlažnosti radi poboljšanja kapilarne implikacije.

Schechterovi laboratoriji specijalizirani su za proučavanje močljivosti i usijanja u stijenama. Močljivost je sposobnost tekućine da održava kontakt s površinom stijene i da ga ne može odbijati. Imbibition je sposobnost stijene da apsorbira tekućine prijeloma, kao što je voda pomiješana s tenzidima. Ove tekućine odbijaju i zamjenjuju ulje unutar stijenskih pora, tako da se ulje može oporaviti. Bez mijenjanja ili mijenjanja močivosti, kapilarna imbibicija se možda neće dogoditi.

"Ako se voda odbije s površine, neće se preseliti u stijenu", rekao je Schechter. "Ali ako se voda privlači na površinu, ona će povući vodu, zamjenjujući ulje zasićene pore zbog kapilarne imbibition.Možda ste uzeli šećer kocku i dotaknu ga kavu? Šećer kocka je zasićena zrakom (između šećera kristali), ali površina šećerne kocke preferira da se mokri vodom ili kava, za razliku od zraka. Kada ga dodirnete na površinu kave i ispušta tu kavu, to je kapilarnu implantaciju. tenzidi, koji ovise o tekućem / tekućem usitnjavanju, stoga proučavamo kontaktne kutove. "

Schechterova grupa proučava učinke različitih kemijskih smjesa u tekućinama prijeloma. Tražili su mješavine koje mijenjaju močljivost stijene od ulja-mokro do mokro vode, dopuštajući da tekućina prodre u stijenu uljno punjenu u laboratorijskim uvjetima. Eksperimenti pomažu istraživačima da razumiju i mapiraju ishode kontakta. Koriste CT skener kako bi potvrdili rezultate i zatim prenijeli te podatke na svoj simulator.

Zadržavanje tekućine u nekonvencionalnim spremnicima je korisno

"Nekonvencionalna revolucija je tako iznenađujuća", rekao je Schechter. "Možemo uzeti konvencionalni čep od porozne stijene, poput pješčenjaka, a možemo pumpati tekućine u njemu. Pod pritiskom možemo lako ubrizgati ulje ili vodu, a nekonvencionalne stijene koje proučavamo, poput šejha, ​​tako su Međutim, kad ih izlažemo na površinski aktivne tvari koji mijenjaju močljivost, dolazi do spontane upijanja, čime se vodena faza prevozi u kamen na iznenađujuće brzim brzinama. "

U prošlosti su tvrtke injektirale vodu i pijesak (ili podupirače) u konvencionalnim rezervoarnim bušotinama pod visokim pritiskom za stvaranje prijeloma. Smatralo se da je oporavak većine vode (flowback) bio koristan tako da voda ne bi blokirala vanjski protok ulja. Schechterovi eksperimenti na nekonvencionalnim stijenama dokazuju da se neporozni stijeni ponašaju drugačije. Uzorci zasićeni uljem bili su izloženi vodama prožetim surfaktantima. CT skenira mjerenje gustoće otkrila je manje gusto ulje je zamijenjen gustiju vodu miješa kroz imbibition. Frakcije zatim dopuštaju da ulje protječe.

"Otkrili smo da želite rezervoar zadržati tu vodu", rekao je Schechter. Prije nego što se pretpostavlja da voda prodire u formaciju, onda će blokirati protok ulja, čime se smanjuje i produktivnost. Ono što nalazimo je da voda prodire kroz kapilarnu implantaciju i dobijete vrlo malo vodu natrag, implikacija je da se vodena faza upija u stijenu i raspršuje ulje u lomove i to je zapravo dobra stvar. "

Poboljšana predviđanja pogoduju industriji

Korištenjem kemije, matematike i fizike, Schechterova skupina razvila je alat koji bolje ilustrira i povećava proizvodnju za rezervoare škriljevca. Njihov simulator je stvorio više robusnih predviđanja od trenutačnih simulatora jer se temelji na sveobuhvatnim podacima. To pomaže industrijama smanjiti nepotreban trošak rada pomažući inženjerima da bolje razumiju kako se nekonvencionalna stijena ponaša nakon specifičnih tretmana loma.

"U osnovi to sam ono što proučavam, da je ova stijena puna ulja, ali je nevjerojatno da ulje izlazi iz ove stijene jer je tako čvrsto", rekao je Schechter. "Industrija je zainteresirana za poboljšanje oporavka, bilo da ubrizgavanjem vodene faze s tenzidima ili ubrizgavanjem plina, i istražujemo sve oblike pojačanog oporavka, možemo predvidjeti što će se dogoditi, možemo skalirati naš simulator na dimenzije rezervoara i kvantificirati poboljšanje."

menu
menu