研究与开发杂志
开放获取
国际标准期刊号: 2311-3278
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克劳斯·雷格瑙尔-利布
我们的使命是增进有关能源转型的知识，旨在帮助行业应对即将到来的能源转型。为此，我们使用一种基于对化学、机械、热和水文过程及其相互作用的基础物理学的理解的方法，这些过程在长时间尺度上运行，以形成和表征常规和非常规石油和天然气中的孔隙度/裂缝网络水库。我们运用这种理解来设计该结构，以实现能源开采和资源发现的目的。跨学科方法将地球科学联系起来，工程和计算科学学科的成果是勘探和开采技术发生了重大变化，显着降低了陆上天然气改进成本，同时又不影响 OHSE 或环境保护和保证。数值模拟在动态油藏建模以及在复杂且通常数据匮乏的环境中测试竞争假设方面发挥了关键作用。尽管我们严格描述石油储层关键过程的能力仍然不完善（特别是非常规油气藏），但在过去几十年里已经取得了实质性进展。这些进步主要归功于计算能力的稳定增长以及数值模型的随之发展，这些模型逐渐最小化了各种简化假设。它们包括更准确地描述流体化学及其多相演化和流体流动岩石相互作用、增强表示几何复杂性和异质性的能力以及更快、更准确的计算方案。我们与国际合作伙伴合作，基于开源大规模面向对象仿真环境 (MOOSE) 制作了多物理场、多尺度模拟器原型，该模拟器最初设计用于为核电厂运行同步多物理场计算。Multi App 框架允许将颗粒级过程耦合到反应堆堆芯的裂变，包括发电厂热交换器管网中的大规模流体流动。在本次演讲中，我们将展示第一个结果，允许将重要过程纳入非常规戏剧中。人们发现，诸如蒙脱石-伊利石转变之类的成岩过程会在构造载荷下产生天然裂缝，从而形成页岩气/油藏中的渗透性储层。结果表明，地质时间尺度上自然流体释放反应引发的裂缝受到临界流体压力的支持，不得跨越该临界流体压力，以避免储层突然损失。同时跨越这个阈值，储层损害可能是巨大的。无论使用多少支撑剂或其他工程相互作用，都无法在人类时间尺度上拯救油藏。我们的新颖框架允许将长期规模的地质过程与注入-萃取协议的设计联系起来，以维持临界流体压力。我们还能够在晶粒尺度上纳入微观结构变化和流固相互作用。后者仅针对常规碳酸盐岩油气藏进行了基准测试，但对于整个常规和非常规圈闭/烃源岩范围而言，多尺度结果令人鼓舞。我们的理论框架和正演模拟器专门设计用于与多尺度地球物理数据的地球物理反演技术交互。未来完成这一数据同化步骤将定义下一代油藏工程。我们的理论框架和正演模拟器专门设计用于与多尺度地球物理数据的地球物理反演技术交互。未来完成这一数据同化步骤将定义下一代油藏工程。我们的理论框架和正演模拟器专门设计用于与多尺度地球物理数据的地球物理反演技术交互。未来完成这一数据同化步骤将定义下一代油藏工程。
过去十年，页岩非常规资源的开发促进了美国经济的繁荣，同时显着减少了碳足迹（Considine 等，2010）。由于其丰富性和低碳足迹，页岩气资源已被确定为能源格局中的关键参与者，本世纪被称为“天然气黄金时代”（IEA，2011）。为了支持这些说法，上世纪九十年代初美国非常规页岩油的生产导致了常规天然气资源开发的急剧下降。更重要的是，美国页岩气区的商业化生产使二氧化碳排放量从每年近 6000 公吨 (MT) 大幅减少至略高于 5000 公吨（图 1）。所以，非常规页岩油似乎确实是确保任何国家能源需求的一条前进之路。特别是，澳大利亚以拥有巨大的非常规石油和天然气资源而闻名，最近被公认为全球新兴的天然气资源主要出口国之一（EIA，2015）。尽管好处显而易见，但非常规资源（特别是页岩）的碳氢化合物生产并未达到预期。美国页岩气开采的明显成功表明，由于所使用的刺激技术（例如水力压裂）约束不良，其环保型二氧化碳排放伴随着污染地下水资源和诱发地震的高风险（Johnson 和 Greenstreet，2003 年） 。引发的风险主要与对原位条件下岩石行为的了解不足有关，相应地，缺乏先进的、定制的和尊重环境的勘探和增产协议。就澳大利亚而言，钻探风险呈指数级增加，该国页岩气资源主要发现于3公里以下的深层。最重要的是，澳大利亚处于极端的构造环境中，与美国的拉伸情况不同，它受到高度压缩的构造环境的影响（Sandiford 和 Quigley，2009）。图 1：2006 年之后，美国的二氧化碳排放量因页岩气使用的大规模扩散而受到抑制。AEGC 2018：澳大利亚悉尼 2 澳大利亚水库深度加深，降低了地下水污染风险。然而，材料在这些极端条件下的非常规响应对地质力学和油藏工程构成了巨大的挑战。在本文中，我们的目标是弥合这一差距，并利用多物理场方法了解高温高压页岩气储层的形成、几何形状和流体连通性。通过研究这些非常规岩石中石油和天然气资源的形成和连通性的过程，我们可以更好地了解页岩在原位条件下的反应。这些知识的应用将能够对澳大利亚极端原位条件下非常规油藏的未来恢复潜力进行严格评估。我们的目标是弥合这一差距，并利用多物理场方法了解高温高压页岩气储层的形成、几何形状和流体连通性。通过研究这些非常规岩石中石油和天然气资源的形成和连通性的过程，我们可以更好地了解页岩在原位条件下的反应。这些知识的应用将能够对澳大利亚极端原位条件下非常规油藏的未来恢复潜力进行严格评估。我们的目标是弥合这一差距，并利用多物理场方法了解高温高压页岩气储层的形成、几何形状和流体连通性。通过研究这些非常规岩石中石油和天然气资源的形成和连通性的过程，我们可以更好地了解页岩在原位条件下的反应。这些知识的应用将能够对澳大利亚极端原位条件下非常规油藏的未来恢复潜力进行严格评估。通过研究这些非常规岩石中石油和天然气资源的形成和连通性的过程，我们可以更好地了解页岩在原位条件下的反应。这些知识的应用将能够对澳大利亚极端原位条件下非常规油藏的未来恢复潜力进行严格评估。通过研究这些非常规岩石中石油和天然气资源的形成和连通性的过程，我们可以更好地了解页岩在原位条件下的反应。这些知识的应用将能够对澳大利亚极端原位条件下非常规油藏的未来恢复潜力进行严格评估。
注：本工作部分在2018 年 7 月 20-21 日澳大利亚悉尼举行的第三届世界石油工程和天然气回收大会上发表