Los Alamos实验室领导的研究发现提高页岩中天然气产量的新方法

由洛斯阿拉莫斯国家实验室的研究人员领导的一项新的碳氢化合物研究与关于甲烷如何被困在岩石中的传统观点相矛盾,揭示了一种更容易获得有价值能源的新策略。他们的研究发现了提高页岩中天然气产量的新方法,相关研究结果发表在《自然》新的《通讯地球与环境》杂志上。

合作伙伴包括新墨西哥财团,马里兰大学和美国国家标准技术研究所中子研究中心。

页岩能源行业面临的最具挑战性的问题是碳氢化合物的回收率非常低:石油不到10%,天然气不到20%。我们的研究对控制页岩纳米孔内碳氢化合物运输的基本机理产生了新见解。结果将最终有助于开发更好的压力管理策略,以提高非常规油气的采收率。—来自洪洛斯阿拉莫斯国家实验室地球与环境科学部的作者许洪武

美国大部分天然气藏在页岩储层深处。低页岩孔隙度和渗透率使得在致密油藏中采集天然气具有挑战性,尤其是在油井寿命后期。孔很小(通常小于5纳米),并且了解甚少。

了解地下深层的碳氢化合物保留机制对于提高甲烷采收效率至关重要。压力管理是一种廉价而有效的工具,可用来控制生产效率,可以在油井作业期间随时对其进行调整,但该研究的多机构研究团队发现了一个折衷方案。

该小组包括主要作者,也是洛斯阿拉莫斯大学的切尔西·尼尔,将分子动力学模拟与新型原位高压小角中子散射(SANS)集成在一起以研究阿巴拉契亚盆地马塞勒斯页岩中的甲烷行为,这是美国最大的盆地天然气田,以更好地了解随着压力的变化以提取天然气而进行的天然气运输和回收。这项研究的重点是甲烷与储存大部分碳氢化合物的岩石中有机物(干酪根)之间的相互作用。

该研究结果表明,尽管高压​​有利于从较大的孔隙中回收甲烷,但由于干酪根变形,致密气体被截留在较小的普通页岩纳米孔中。他们首次提出了存在这种变形的实验证据,并提出了显着影响甲烷回收率的甲烷释放压力范围。

Los Alamos实验室领导的研究发现提高页岩中天然气产量的新方法

干酪根基质内的纳米孔中捕获大量甲烷。在更高的压力(6000磅/平方英寸)下,干酪根基质的不可逆变形甚至在压降后也会导致甲烷保留在孔中。


这些见解有助于优化策略以提高天然气产量,并更好地了解流体力学。

在两个压力循环中,在峰值压力分别为3000 psi和6000 psi的情况下,对甲烷的行为进行了比较,因为以前认为从注入的流体到裂缝中增加压力会提高气体的采收率。研究小组发现,干酪根中很小但普遍存在的纳米孔中发生了意外的甲烷行为:甲烷的孔隙吸收在较低的峰值压力下具有弹性,但在6,000 psi时变成可塑性且不可逆,从而捕获了在在2纳米以下孔隙中亚油层中形成的密集甲烷簇。其中包含90%的测量页岩孔隙度。获取更多前沿科技信息访问:https://byteclicks.com

这项工作得到了能源部化石能源办公室,国家能源技术实验室和洛斯阿拉莫斯国家实验室实验室指导研究与开发(LDRD)计划的支持。

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