ساختار منافذ و فشار اثر لغزش گاز در ماسه سنگ تنگ محدود

این یک مقاله دسترسی آزاد است که تحت مجوز انتساب Creative Commons توزیع شده است ، که امکان استفاده ، توزیع و تولید مثل بدون محدودیت در هر رسانه را فراهم می کند ، مشروط بر اینکه کار اصلی به درستی ذکر شود.

خلاصه

اثر لغزش گاز مکانیسم مهمی است که جریان گاز با جریان مایع در محیط متخلخل متفاوت است. به طور کلی در نظر گرفته می شود که هرچه نفوذپذیری در محیط متخلخل کمتر باشد ، اثر لغزش شدیدتر جریان گاز خواهد بود. ما با افزایش فشار پشتی در خروجی نمونه های هسته بر اساس تعریف اثر لغزش گاز و با توجه به سطوح مختلف نفوذپذیری مخزن ماسه سنگ محکم ، آزمایشاتی را طراحی و انجام می دهیم. این مطالعه فشار محدودی از اثر لغزش گاز در ماسه سنگهای تنگ را مورد بازرسی قرار می دهد و پارامتر مشخصه منحنی های فشار مویرگی را تجزیه و تحلیل می کند. نتایج تجربی نشان می دهد که وقتی فشار فشار به فشار محدود می رسد ، می توان اثر لغزش گاز را از بین برد. هنگامی که فشار پشتی از فشار حد فراتر رود ، نفوذپذیری گاز اندازه گیری شده یک مقدار نسبتاً پایدار است که دامنه آن برای یک نمونه هسته خاص کمتر از 3 ٪ است. همچنین مشخص شده است که با کاهش نفوذپذیری ، فشار محدود افزایش می یابد و با ساختار منافذ نمونه های هسته ارتباط نزدیکی دارد. نتایج تأثیر مهمی در مطالعه همبستگی بر روی جریان گاز در محیط متخلخل دارد و برای کاهش بار کار آزمایش آزمایشگاهی مفید است.

1. معرفی

با توسعه فناوری اکتشاف نفت و گاز ، مخازن محکم گاز ، واقع بینانه ترین مخازن غیر متعارف ، بازی می کنند و به طور مداوم نقش فزاینده ای در ذخایر گاز و عرضه دارند [1]. طبق ارزیابی سومین منابع ، منابع گاز ماسه سنگ تنگ در چین حدود 10 20 20 12 متر 3 است. مخازن ماسه سنگ تنگ به دلیل گلو باریک ، تخلخل کم ، نفوذپذیری کم ، محتوای زیاد مواد معدنی رس و فشار مویرگی زیاد ، با مشکل عظیمی از بهره برداری روبرو هستند. اثر لغزش گاز ، پدیده ای که هنگام جریان گاز از طریق یک لوله مویرگی نازک یا یک محیط متخلخل ریز رخ می دهد ، رفتار جریان گاز را کنترل می کند و به شدت بر توانایی جریان گاز در مخزن گاز ماسه سنگ محکم تأثیر می گذارد. در طی این فرآیند ، سرعت گاز در لایه سرعت در مجاورت دیواره های جامد محیط مویرگی یا متخلخل صفر نیست ، که باعث افزایش سرعت جریان گاز در محیط متخلخل خواهد شد [2-5].

کلینکنبرگ (1941) اولین کسی بود که مفهوم اثر لغزش گاز را در اندازه گیری نفوذپذیری گاز معرفی کرد. بیان ریاضی به عنوان [5] داده شد

B فاکتور لغزش گاز است که تحت تأثیر فشار ، دما ، ساختار منافذ محیط متخلخل و نوع گاز قرار دارد. این عبارت به عنوان آورده شده است

توسط (2) نشان داده شده است که فاکتور لغزش گاز به طور معکوس با شعاع مویرگی متناسب است.

طبق قانون دارسی ، بیان نفوذپذیری بنزین به عنوان آورده شده است

از (4) ، رابطه بین Qμ و (P₁2 - P₂2)/ L یک خط مستقیم با افزایش فشار پشتی است.( پ₁2 - P₂2) از دو مورد تشکیل شده است. یکی به معنای افت فشار در نمونه هسته است (P₁- ص₂) و دیگری دو برابر فشارهای منافذ نمونه هسته (P₁+ p₂). وقتی qμ و (p₁2 - P₂2)/ L روابط خطی است و شیب یک مقدار پایدار است ، نفوذپذیری گاز برابر با نفوذپذیری کلینکنبرگ است. و با افزایش فشار ورودی ، اثر لغزش گاز کاهش می یابد [6].

هر دو نفوذپذیری و فشار مخزن بنزین میزان اثر لغزش بر سرعت جریان حجمی را تعیین می کنند [7-9]. هرچه نفوذپذیری و فشار گاز کمتر باشد ، اثر برجسته تر لغزش گاز [10] خواهد بود. عوامل تأثیرگذاری اثر لغزش گاز شامل نفوذپذیری ، فشار منافذ و اشباع آب است. اثر لغزش گاز هنگامی که نفوذپذیری کمتر از 10 × 10 μ 3 میکرومتر در 2 باشد و فشار منافذ مقدار کم باشد ، برجسته خواهد بود ، در حالی که مرزهای خاص اشباع آب مشخص نیست [11]. ضریب لغزش گاز مربوط به ساختار منافذ است [12].

اثر لغزش بر تولید گاز تأثیر می گذارد. در آزمایشگاه ، نفوذپذیری گاز معمولاً با جانشینی فشارها برای به دست آوردن نفوذپذیری کلینکلنبرگ با تصحیح به دلیل اثر لغزش اندازه گیری می شود. کار آزمایشگاهی افزایش یافته است. معادله (1) نشان می دهد که نفوذپذیری گاز برابر با نفوذپذیری کلینکنبرگ در هنگام B / P است_مگس= 0. برخی از محققان اظهار داشتند كه با افزایش فشار منافذ نمونه های هسته قابل نفوذ ، می توان از اثر لغزش گاز جلوگیری كرد ، اما مطالعه در مورد ماسه سنگ تنگ نادر است و نتایج ماسه سنگ تنگ بسیار متفاوت است. تاکنون هیچ اصطلاحاتی برای توصیف این پدیده وجود ندارد. در گذشته ، برخی از محققان برای کاهش اثر کلینکلنبرگ ، فشار زیادی را با قاعده شست اعمال می کردند ، که این امر باعث افزایش تقاضای فشار دارنده کارت آزمایش می شود.

هنگامی که نفوذپذیری گاز نزدیک به نفوذپذیری کلینکنبرگ با بهبود میانگین فشار برای ایجاد B / P بود_مگسبرای نزدیک شدن به صفر ، ما فشار منافذ یا فشار عقب را در خروجی نمونه هسته به عنوان فشار محدود تعریف می کنیم.

اگر فشار محدود را بدانیم ، می توانیم با استفاده از فشار پشتی که برابر یا کمی بیشتر از فشار محدود برای کاهش اثر لغزش بر نتایج تجربی است ، مانند تأثیر سرعت گاز بر نفوذپذیری گاز به دلیل مهاجرت خوب ، نفوذپذیری را اندازه گیری کنیم.].

انگیزه این کار این نگرانی بود که پیدا کردن رابطه بین فشار محدود از بین بردن اثر لغزش گاز و پارامترهای ساختار منافذ می تواند به به دست آوردن فشار محدودی سنگ ساختار منافذ خاص کمک کند.

2. نمونه ها و روش های آزمایشی

2. 1نمونه های اصلی

در این مطالعه ، نمونه های هسته ماسه سنگ محکم ، از پرمین در پالئوزوئیک فوقانی در حوضه Ordos ، چهار سطح نفوذپذیری را شامل می شود (میکرومتر 2 ، (0. 1~0. 3) × 10 - 3 میکرومتر در 2 ، (0. 3~1) × 10 −3 μ m 2 , and >1 × 10 −3 میکرومتر 2). نیتروژن به عنوان محیط جابجایی در نظر گرفته می شود. نمودار شماتیک دستگاه آزمایشی در شکل 1 نشان داده شده است. این ماده به طور عمده از یک نگهدارنده هسته با فشار بالا ، یک سیلندر نیتروژن با فشار بالا ، یک پمپ فشار بالا ، تنظیم کننده فشار خون (BPR) و یک جریان سنج گاز تشکیل شده است.