纳米采油-课件

纳米采油纳米采油（扩大纳米孔隙的采油技术）（扩大纳米孔隙的采油技术）冯文光冯文光成都理工大学成都理工大学油气藏地质及开发国家重点实验室油气藏地质及开发国家重点实验室 20132013年年6 6月月2828日湖南长沙日湖南长沙亚华大酒店亚华大酒店1纳纳米采油米采油（扩扩大大纳纳米孔隙的采油技米孔隙的采油技术术）冯冯文光文光2013 2013年年6 6月月2 2纳米采油的基础长期室内实验；长期室内实验；200200多口井现场多口井现场试验。试验。2 纳纳米采油的基米采油的基础础2 2汇汇 报报 提提 纲纲一、一、非常规油气藏分类非常规油气藏分类二、二、吸附气、吸附油解吸方法吸附气、吸附油解吸方法三、三、非常规油气藏开发示范区非常规油气藏开发示范区3汇汇 报报 提提 纲纲一、非常一、非常规规油气藏分油气藏分类类3 3吸附吸附纳米孔隙纳米孔隙超超低渗超超低渗提高解吸速度提高解吸速度扩大纳米孔隙扩大纳米孔隙扩散扩散渗流渗流储量储量产能产能现有地质理论现有地质理论现有开发理论现有开发理论低渗低渗中高渗中高渗特低渗特低渗微米孔隙微米孔隙毫米孔隙毫米孔隙厘米以上孔隙厘米以上孔隙提高扩散速度提高扩散速度提高渗流速度提高渗流速度造缝造缝现有的压裂现有的压裂扩喉、通缝扩喉、通缝新的压裂技术新的压裂技术新理论新理论旧理论旧理论4吸附吸附纳纳米孔隙超超低渗提高解吸速度米孔隙超超低渗提高解吸速度扩扩大大纳纳米孔隙米孔隙扩扩散渗流散渗流储储量量产产能能常规油气藏孔隙分类流体状态 连通性渗流规律厘米级孔隙可流动态好特好非达西高速毫米级孔隙可流动态 较好达西渗流微米级孔隙可流动性差很差非达西低速纳米级孔隙吸附态不连通不渗流非常规油气藏孔隙分类流体状态 连通性渗流规律毫米级孔隙可流动态 较好达西渗流微米级孔隙可流动性差很差非达西低速纳米级孔隙吸附态不连通不渗流5常常规规油气藏孔隙分油气藏孔隙分类类流体状流体状态连态连通性渗流通性渗流规规律厘米律厘米级级孔隙可流孔隙可流动态动态好好常常规油气藏中的非常油气藏中的非常规油气油气常常规油藏中的非常油藏中的非常规油油常常规气藏中的非常气藏中的非常规气气致密低渗油气藏致密低渗油气藏致密低渗油藏致密低渗油藏致密低渗气藏致密低渗气藏稠油稠油砂岩稠油砂岩稠油碳酸碳酸盐岩稠油岩稠油吸附气吸附气煤煤层气气页岩气（其他岩石气）岩气（其他岩石气）吸附油吸附油页岩油岩油致密油致密油可燃冰可燃冰陆地可燃冰（岩石）地可燃冰（岩石）海底可燃冰（淤泥、岩石）海底可燃冰（淤泥、岩石）干干热岩岩浅浅层温泉温泉深深层干干热岩岩非常规地下能源非常规地下能源6常常规规油气藏中的非常油气藏中的非常规规油气常油气常规规油藏中的非常油藏中的非常规规油常油常规规气藏中的非常气藏中的非常任丘古潜山任丘古潜山常规碳酸盐常规碳酸盐岩岩气气藏中的藏中的非常规非常规气气常规气藏常规气藏中的非常中的非常规规气气常规砂岩常规砂岩气气藏中的非常藏中的非常规规气气长庆长庆四川四川大庆、胜利大庆、胜利常规砂岩常规砂岩油油藏中的非常藏中的非常规规油油常规油藏常规油藏中的非常中的非常规油规油常规碳酸盐常规碳酸盐岩岩油油藏中的藏中的非常规非常规油油常规常规油气油气藏中藏中的非的非常规常规油气油气7任丘古潜山常任丘古潜山常规规碳酸碳酸盐盐岩气藏中的非常岩气藏中的非常规规气常气常规规气藏中的非常气藏中的非常规规气常气常储层概念演变：储层概念演变：单位厚度储集系数很高单位厚度储集系数很高单位厚度储集系数很低单位厚度储集系数很低薄薄巨巨厚厚能源革命的起源能源革命的起源含气量m3/t累计厚度m单位面积含气量山西煤层气1820360四川川南煤层气4020800新疆煤层气83002400页岩气2-5200400-1000超致密砂岩55002500吸附材料1008储层储层概念演概念演变变：单单位厚度位厚度储储集系数很高集系数很高单单位厚度位厚度储储集系数很低薄巨能集系数很低薄巨能汇汇 报报 提提 纲纲一、一、非常规油气藏分类非常规油气藏分类二、二、吸附气、吸附油解吸方法吸附气、吸附油解吸方法三、三、非常规油气藏开发示范区非常规油气藏开发示范区9汇汇 报报 提提 纲纲一、非常一、非常规规油气藏分油气藏分类类9 91.扩大纳米孔隙扩大纳米孔隙是提高解吸速是提高解吸速度的度的根本方法根本方法；2.排水降压排水降压是提高解吸速度易是提高解吸速度易于实现的于实现的常用方法常用方法；3.多井同时生产多井同时生产形成区域压降形成区域压降叠加，是增大解吸体积的叠加，是增大解吸体积的必选必选方法。方法。101.1.扩扩大大纳纳米孔隙是提高解吸速度的根本方法；米孔隙是提高解吸速度的根本方法；10 10美国美国中国中国压力压力含含气气量量原始压力原始压力P Pi i解吸压力解吸压力P Pd d饱和吸附气藏饱和吸附气藏致密低渗气致密低渗气达西渗流气达西渗流气过饱和吸附气初始含气量过饱和吸附气初始含气量CoCo饱和吸附气初始含气量饱和吸附气初始含气量CbCb欠饱和吸附气初始含气量欠饱和吸附气初始含气量CuCu游游离离气气吸吸附附气气11美国中国美国中国压压力含气量原始力含气量原始压压力力PiPi解吸解吸压压力力PdPd饱饱和吸附气藏致密低和吸附气藏致密低扩大纳米孔隙的方法：扩大纳米孔隙的方法：1.中间润湿，中间润湿，大孔隙中的水可进入纳米孔隙；纳米孔隙中的油气可进入大孔隙中的水可进入纳米孔隙；纳米孔隙中的油气可进入大孔隙。油滴连续成片。大孔隙。油滴连续成片。2.降低表面张力。降低表面张力。3.根据岩石静电，选异性表面活性剂。根据岩石静电，选异性表面活性剂。4.渗吸：逆渗透，选水湿（与中间润湿矛盾统一）渗吸：逆渗透，选水湿（与中间润湿矛盾统一）5.溶解（物理反应）：溶解（物理反应）：溶解胶结物成份溶解胶结物成份（钠膨润土、钙膨润土、（钠膨润土、钙膨润土、高岭土、伊利石、绿泥石、石英、方解石、长石）。高岭土、伊利石、绿泥石、石英、方解石、长石）。碳酸盐胶碳酸盐胶结物结物:（铁）方解石和铁白云石。溶解孔隙中的沉积物质、自生（铁）方解石和铁白云石。溶解孔隙中的沉积物质、自生胶结物以及自生交代产物等可溶物质。胶结物以及自生交代产物等可溶物质。6.溶蚀（化学反应，生成新物质）：溶蚀（化学反应，生成新物质）：溶蚀胶结物成份溶蚀胶结物成份（钠膨润（钠膨润土、钙膨润土、高岭土、伊利石、绿泥石、石英、方解石、长土、钙膨润土、高岭土、伊利石、绿泥石、石英、方解石、长石）。特别是铁、铝矿物。石）。特别是铁、铝矿物。条件：不生成新沉淀。条件：不生成新沉淀。12扩扩大大纳纳米孔隙的方法：米孔隙的方法：12 12多学科研究渗流多学科研究渗流数学渗流；数学渗流；地质渗流；地质渗流；化学渗流。化学渗流。13多学科研究渗流多学科研究渗流数学渗流；数学渗流；13 13扩大纳米孔隙的关键的关键的关键扩大纳米孔隙的关键的关键的关键驱油、压裂、驱油、压裂、酸化技术全新酸化技术全新突破。突破。14扩扩大大纳纳米孔隙的关米孔隙的关键键的关的关键键的关的关键驱键驱油、油、压压裂、酸化技裂、酸化技术术全新突破。全新突破。扩大纳米孔隙的关键的关键的关键扩大纳米孔隙的关键的关键的关键驱油：驱油：低分子泡沫空气调剖；低分子泡沫空气调剖；同时扩大纳米孔隙改造。同时扩大纳米孔隙改造。15扩扩大大纳纳米孔隙的关米孔隙的关键键的关的关键键的关的关键驱键驱油：油：15 15直井直井重点：重点：压裂液压裂液 压裂技术压裂技术16直井直井16 16压裂革命性技术的突破压裂革命性技术的突破国内外的体积压裂仅在提高渗流速度国内外的体积压裂仅在提高渗流速度关关键键改造纳米孔隙改造纳米孔隙提高解吸体积提高解吸体积关键的关键关键的关键改造微米孔缝改造微米孔缝提高扩散速度提高扩散速度改造毫米孔缝改造毫米孔缝提高渗流速度提高渗流速度压裂压裂17压压裂革命性技裂革命性技术术的突破国内外的体的突破国内外的体积压积压裂裂仅仅在提高渗流速度关改造在提高渗流速度关改造纳纳优选改造纳米孔隙的压裂液优选改造脆性指数脆性指数大的井段大的井段优选脉冲排量方式改造纳米孔隙的压裂技术纳米孔隙的压裂技术纳米级孔隙系统微米级孔缝系统毫米级孔缝系统厘米级孔缝系统提高解吸速度提高扩散速度提高渗流速度吸附气工业化生产18优选优选改造改造优选优选改造改造优选优选脉冲改造脉冲改造纳纳米孔隙的米孔隙的压压裂技裂技术纳术纳米米级级微米微米级级毫毫体积扩大纳米孔隙体积扩大纳米孔隙无酸溶解：生成纳米引导缝。无酸溶解：生成纳米引导缝。缓速酸、潜在酸：沟通原生孔缝。缓速酸、潜在酸：沟通原生孔缝。缓速酸、潜在酸：反应速度慢、降缓速酸、潜在酸：反应速度慢、降阻特别好、跑得特别快、跑得特别远。阻特别好、跑得特别快、跑得特别远。有效范围特别大。有效范围特别大。清洁泡沫加砂压裂：大范围造缝。清洁泡沫加砂压裂：大范围造缝。压裂酸化压裂酸化19体体积扩积扩大大纳纳米孔隙无酸溶解：生成米孔隙无酸溶解：生成纳纳米引米引导缝导缝。压压裂酸化裂酸化19 19前置液、顶替液（助排剂）的特点：前置液、顶替液（助排剂）的特点：通缝通缝1.真清洁无伤害：渗透率损失率基本为负值。真清洁无伤害：渗透率损失率基本为负值。2.渗透率提高渗透率提高20%-300%。3.防膨率：防膨率：140%。4.溶蚀率溶蚀率3.05%：溶解高岭石、钠膨润土、伊利石、绿泥石，：溶解高岭石、钠膨润土、伊利石、绿泥石，并能溶解部分石英、方解石。通缝、扩喉。并能溶解部分石英、方解石。通缝、扩喉。5.降阻率：降阻率：30%-70%。6.降低破裂压力降低破裂压力20%-40%。7.滤失系数大：滤失系数大于滤失系数大：滤失系数大于1m/min1/2。8.使清洁压裂液粘度使清洁压裂液粘度2小时下降小时下降85%。20前置液、前置液、顶顶替液（助排替液（助排剂剂）的特点：通）的特点：通缝缝1.1.真清真清洁洁无无伤伤害：渗透率害：渗透率清洁压裂液的特点：清洁压裂液的特点：造缝、通缝造缝、通缝1.真清洁无伤害：渗透率损失率基本为负值，最大小于真清洁无伤害：渗透率损失率基本为负值，最大小于10%。2.渗透率提高渗透率提高20%-100%。3.防膨率防膨率(钠膨润土钠膨润土)：125%。4.溶蚀率大于溶蚀率大于2.81%：溶解高岭石、钠膨润土、伊利石、绿泥：溶解高岭石、钠膨润土、伊利石、绿泥石，并能溶解部分石英、方解石。通缝、扩喉。石，并能溶解部分石英、方解石。通缝、扩喉。5.降阻率：降阻率：20%-40%。6.粘度（粘度（20170s-1）39mPa.s。7.滤失系数大，滤失系数大于滤失系数大，滤失系数大于1m/min1/2。21清清洁压洁压裂液的特点：造裂液的特点：造缝缝、通、通缝缝1.1.真清真清洁洁无无伤伤害：渗透率害：渗透率损损失率基失率基汇汇 报报 提提 纲纲一、一、非常规油气藏分类非常规油气藏分类二、二、吸附气、吸附油解吸方法吸附气、吸附油解吸方法三、三、非常规油气藏开发示范区非常规油气藏开发示范区22汇汇 报报 提提 纲纲一、非常一、非常规规油气藏分油气藏分类类22 22首要条件：吸附油吸附等温曲线实验和初始含油首要条件：吸附油吸附等温曲线实验和初始含油量实验。量实验。尤其缺乏。尤其缺乏。常规油藏增储增产常规油藏增储增产示范区选择的条件是：示范区选择的条件是：1.1.剩余油多。剩余油多。2.2.油油层厚度大。层厚度大。3.3.只能使用低分子调剖，空气泡沫调剖好。只能使用低分子调剖，空气泡沫调剖好。常规油藏增储增产示范区常规油藏增储增产示范区 至少二十五口井至少二十五口井23首要条件：吸附油吸附等温曲首要条件：吸附油吸附等温曲线实验线实验和初始含油量和初始含油量实验实验。尤其缺乏。尤其缺乏基本原理：基本原理：无酸溶解无酸溶解强水敏矿物强水敏矿物，生成纳米引导，生成纳米引导缝缝;缓速酸、潜在酸沟通原生缝；缓速酸、潜在酸沟通原生缝；清洁泡沫加砂压裂造体积缝。清洁泡沫加砂压裂造体积缝。致密油气藏生产示范区致密油气藏生产示范区 至少十六口井至少十六口井24基本原理：基本原理：无酸溶解无酸溶解强强水敏水敏矿矿物，生成物，生成纳纳米引米引导缝导缝;煤层气生产示范区优选的条件：煤层气生产示范区优选的条件：煤层气生产示范区优选的条件：煤层气生产示范区优选的条件：厚度厚度厚度厚度*含气量含气量含气量含气量*含气饱和度含气饱和度含气饱和度含气饱和度*面积的乘积最大。面积的乘积最大。面积的乘积最大。面积的乘积最大。厚度厚度厚度厚度*含气量含气量含气量含气量*含气饱和度大于含气饱和度大于含气饱和度大于含气饱和度大于40404040m.mm.mm.mm.m3 3 3 3/m/m/m/m3 3 3 3。煤层气煤层气煤层气煤层气示范区选择的条件是：示范区选择的条件是：示范区选择的条件是：示范区选择的条件是：1.1.1.1.含气饱和度最大。含气饱和度最大。含气饱和度最大。含气饱和度最大。含气饱和度小，含气饱和度小，含气饱和度小，含气饱和度小，P P P Pd d d d/P/P/P/Pi i i i越小，排水达到解吸时间越长。越小，排水达到解吸时间越长。越小，排水达到解吸时间越长。越小，排水达到解吸时间越长。2.2.2.2.含气量最大。含气量大于含气量最大。含气量大于含气量最大。含气量大于含气量最大。含气量大于8 8 8 8mmmm3 3 3 3/m/m/m/m3 3 3 3。低挥发烟煤或无烟煤。低挥发烟煤或无烟煤。低挥发烟煤或无烟煤。低挥发烟煤或无烟煤。3.3.3.3.煤层厚度大。煤层厚度大。煤层厚度大。煤层厚度大。厚度大于厚度大于厚度大于厚度大于2 2 2 2米。米。米。米。4.4.4.4.煤层面积煤层面积煤层面积煤层面积大大大大。5.5.5.5.离水层远离水层远离水层远离水层远，特别是上层没有水。，特别是上层没有水。，特别是上层没有水。，特别是上层没有水。6.6.6.6.有水层，有水层，有水层，有水层，压裂控制缝高压裂控制缝高压裂控制缝高压裂控制缝高是关键。压裂不要压开水层，如果压开水层，排水是关键。压裂不要压开水层，如果压开水层，排水是关键。压裂不要压开水层，如果压开水层，排水是关键。压裂不要压开水层，如果压开水层，排水达到解吸时间更长。达到解吸时间更长。达到解吸时间更长。达到解吸时间更长。煤层气生产示范区煤层气生产示范区 至少十六口井至少十六口井25煤煤层层气生气生产产示范区示范区优选优选的条件：的条件：页岩气生产示范区优选的条件：页岩气生产示范区优选的条件：页岩气生产示范区优选的条件：页岩气生产示范区优选的条件：厚度厚度厚度厚度*含气量含气量含气量含气量*含气饱和度含气饱和度含气饱和度含气饱和度*面积的乘积最大。面积的乘积最大。面积的乘积最大。面积的乘积最大。厚度厚度厚度厚度*含气量含气量含气量含气量*含气饱和度大于含气饱和度大于含气饱和度大于含气饱和度大于200200200200m.mm.mm.mm.m3 3 3 3/m/m/m/m3 3 3 3。页岩气页岩气页岩气页岩气示范区选择的条件是：示范区选择的条件是：示范区选择的条件是：示范区选择的条件是：1.1.1.1.含气饱和度最大。含气饱和度最大。含气饱和度最大。含气饱和度最大。含气饱和度小，含气饱和度小，含气饱和度小，含气饱和度小，P P P Pd d d d/P/P/P/Pi i i i越小，排水达到解吸时间越长。越小，排水达到解吸时间越长。越小，排水达到解吸时间越长。越小，排水达到解吸时间越长。2.2.2.2.含气量最大。含气量大于含气量最大。含气量大于含气量最大。含气量大于含气量最大。含气量大于2 2 2 2mmmm3 3 3 3/m/m/m/m3 3 3 3。低挥发烟煤或无烟煤。低挥发烟煤或无烟煤。低挥发烟煤或无烟煤。低挥发烟煤或无烟煤。3.3.3.3.煤层厚度大。煤层厚度大。煤层厚度大。煤层厚度大。厚度大于厚度大于厚度大于厚度大于100100100100米。米。米。米。4.4.4.4.煤层面积煤层面积煤层面积煤层面积大大大大。5.5.5.5.离水层远离水层远离水层远离水层远，特别是上层没有水。，特别是上层没有水。，特别是上层没有水。，特别是上层没有水。6.6.6.6.有水层，有水层，有水层，有水层，压裂控制缝高压裂控制缝高压裂控制缝高压裂控制缝高是关键。压裂不要压开水层，如果压开水层，排水是关键。压裂不要压开水层，如果压开水层，排水是关键。压裂不要压开水层，如果压开水层，排水是关键。压裂不要压开水层，如果压开水层，排水达到解吸时间更长。达到解吸时间更长。达到解吸时间更长。达到解吸时间更长。页岩气生产示范区页岩气生产示范区 至少十六口井至少十六口井26页页岩气生岩气生产产示范区示范区优选优选的条件：的条件：稠油冷采生产示范区稠油冷采生产示范区 至少二十五口井至少二十五口井前期：稠油冷采吞吐前期：稠油冷采吞吐后期：注冷水稠油冷采后期：注冷水稠油冷采基本原理：基本原理：溶解沥青、胶质、石蜡，在沥青、胶质、溶解沥青、胶质、石蜡，在沥青、胶质、石蜡分子间加入分散剂，降低粘度；石蜡分子间加入分散剂，降低粘度；扩大纳米孔隙，解吸吸附油。扩大纳米孔隙，解吸吸附油。27稠油冷采生稠油冷采生产产示范区前期：稠油冷采吞吐后期：注冷水稠油冷采基本示范区前期：稠油冷采吞吐后期：注冷水稠油冷采基本可燃冰生产示范区可燃冰生产示范区 至少二十五口井至少二十五口井前期：降凝降压吞吐前期：降凝降压吞吐后期：注冷水降凝降压后期：注冷水降凝降压基本原理：基本原理：使可燃冰在使可燃冰在-5-5成可流动液体。成可流动液体。扩大纳米孔隙，降低压力。扩大纳米孔隙，降低压力。28可燃冰生可燃冰生产产示范区前期：降凝降示范区前期：降凝降压压吞吐后期：注冷水降凝降吞吐后期：注冷水降凝降压压基本原基本原可燃冰生产示范区可燃冰生产示范区 陆地岩石可燃冰：川西北、陆地岩石可燃冰：川西北、青海、西藏，青海、西藏，岩岩石石可可燃燃冰冰，完完井井后后常常规规射射孔孔陆陆地地岩岩石石可可燃燃冰冰海上可燃冰：淤泥可燃冰、海上可燃冰：淤泥可燃冰、岩石可燃冰岩石可燃冰只在只在岩石岩石常规常规射孔射孔海海上上可可燃燃冰冰淤淤泥泥可可燃燃冰冰岩岩石石可可燃燃冰冰29可燃冰生可燃冰生产产示范区示范区 陆陆地岩石可燃冰：川西北、青海、地岩石可燃冰：川西北、青海、地核中心温度地核中心温度地核中心温度地核中心温度5000500050005000地幔与地壳接触处温度地幔与地壳接触处温度地幔与地壳接触处温度地幔与地壳接触处温度3500350035003500地下地下地下地下12000m12000m12000m12000m深处温度深处温度深处温度深处温度200-600 200-600 200-600 200-600 干热岩开发利用的干热岩开发利用的最佳地带最佳地带是是地热梯度高和热流地热梯度高和热流值高值高的的板块碰撞地带板块碰撞地带：海洋板块和大陆板块碰撞带、：海洋板块和大陆板块碰撞带、大陆内部的大陆板块之间的碰撞带、大陆内部的断陷大陆内部的大陆板块之间的碰撞带、大陆内部的断陷盆地、地震断裂带，特别是盆地、地震断裂带，特别是地震中心地震中心。干热岩热能开发实验干热岩热能开发实验30地核中心温度地核中心温度5000 5000地幔与地壳接触地幔与地壳接触处处温度温度3500 3500地下地下干热岩热能开发实验干热岩热能开发实验 干热岩干热岩的热能是的热能是一种一种取之不尽、用之取之不尽、用之不竭不竭的的可再生可再生的洁净的洁净的新能源。的新能源。干热岩的热能优干热岩的热能优点是：点是：无毒、无害无毒、无害、无堵塞管道现象；不无堵塞管道现象；不向大气排放二氧化碳向大气排放二氧化碳等温室气体、粉尘等等温室气体、粉尘等气溶胶颗粒物；气溶胶颗粒物；不引不引起各种环境生态、环起各种环境生态、环境地质灾害境地质灾害；不受气；不受气候、环境物质、成本候、环境物质、成本物质等外界的干扰。物质等外界的干扰。涡轮发电机发电涡轮发电机发电100-1000温泉淋浴温泉淋浴43水质处理水质处理没有人工储流层，热交换不长久！没有人工储流层，热交换不长久！长久？长久？31干干热热岩岩热热能开能开发实验发实验 干干热热岩的岩的热热能是一种取之不尽、用之能是一种取之不尽、用之干热岩人工储流层干热岩人工储流层大缝长缝深缝大缝长缝深缝采干热岩热水采干热岩热水涡轮发电涡轮发电机发电机发电100-1000温泉淋浴温泉淋浴43水质处理水质处理注超低温水注超低温水注低温水，使注低温水，使高温高温干热岩强冷缩深造缝干热岩强冷缩深造缝地震中心区及地震中心区及火山活动区是火山活动区是干热岩优先开干热岩优先开发利用的最佳发利用的最佳地区地区溶解、溶蚀、收溶解、溶蚀、收缩高温岩石缩高温岩石建造微米级裂缝建造微米级裂缝干热岩热能开发实验干热岩热能开发实验32干干热热岩人工岩人工储储流流层层大大缝长缝缝长缝深深缝缝采干采干热热岩岩热热水水涡轮发电涡轮发电机机发电发电10010033谢谢欢谢谢欢迎批迎批评评指正指正33 33