页岩微纳米孔隙结构的流体相态特征研究

With the characteristic of low porosity, low permeability and distribution of nanopores, the shale reservoirs are quite different from conventional reservoirs; therefore the traditional theories and research methods are no longer applicable. Several factors, including pore structure, mineral composition, evolution degree and kerogen type, all effect phase behavoir of hydrocarbon fluid in micro-nano pores of shales. Focusing on the proximity effect of confined nanopores, this study intends to discuss the critical point shift of single component hydrocarbon fluid and multicomponent hydrocarbon mixture in homogeneous pore model, and phase behavior of hydrocarbon mixture in heterogeneous porous media. Theoretical results are then tried to combining with the two-dimensional and three-dimensional characterization and reconstruction of micro-nano pore structures of typical shale gas reservoirs in China, in order to determine the phase behavior and existence state of hydrocarbon in shale gas reservoirs. Several cross contrasts have been carried out among shale gas reservoirs which have various sedimentary facies and locate in different areas, for difference of phase behavoir in different shale reservoirs. This is very important to the reserves evaluation and operation optimization of shale gas reservoirs.

页岩储层具有低孔、低渗和纳米孔隙广泛发育等特点，与常规油气储层之间有很大差异，传统研究手段已不再适用。页岩孔隙结构、矿物成分、演化程度和干酪根类型是影响页岩储层微纳米孔隙内流体相态的重要因素。本项目以阐释纳米限域空间和孔隙邻近效应对孔内油气流体相态变化的控制机理为目的，拟利用蒙特卡罗模拟计算结合油藏数值模拟手段进行以下理论研究：（1）均一孔径纳米限域空间内单组分烷烃流体临界性质偏移；（2）均一孔径纳米限域空间内烷烃混合物流体临界性质偏移；（3）非均一孔径微纳米孔隙介质内烷烃混合物流体相态特征。在此基础上，结合页岩储层多尺度岩石孔隙结构的二维、三维精细表征和数字岩心重建结果，形成页岩储层微纳米孔隙内流体相态预测方法；并据此确定不同区域、不同沉积相页岩储层流体相态特征和赋存状态的差异，这将直接影响页岩气的资源量丰度和开发效果，对页岩储层资源量评价和开发方案优化有着重要意义。

我国非常规油气资源丰富，尤其是页岩气，具有很大的开发潜力。页岩储层中以纳米、微米级孔隙为主，造成储层表观物理性质、赋存状态和相态特征等与常规储层不同。这一局限性制约了页岩气储层流体运移规律和页岩气储层开发的机理研究。准确预测孔内流体相态和相行为是解决该问题的关键，对页岩气资源的勘探开发有着重大科学意义。.本项目立足于页岩储层微纳米孔隙结构和流体相态特征等关键科学问题，以四川盆地长宁-威远地区龙马溪组、鄂尔多斯盆地延长油田延长组页岩储层为例，精细刻画不同储层的微纳米孔隙结构特征，借助分子模拟和数值模拟手段，开展纳米孔隙内流体相态特征的相关理论研究，阐释页岩储层孔隙结构对油气流体相态特征的影响机理，建立页岩储层油气流体相态变化预测方法，对比分析中国典型海相、陆相页岩储层油气赋存状态和相态变化差异。.项目通过研究获得了0.4nm-20nm纳米限域空间内主要正构烷烃（C1-C8）和典型非烃气体（CO2和N2）的临界参数，确定了纳米孔隙内典型页岩气流体组分临界性质与孔径之间的经验关系公式，明确了纳米孔隙内流体的临界性质和相行为与常规宏孔中明显不同，孔隙尺寸和流体组分是最为主要的影响因素；在此基础上给出了纳米孔隙内典型页岩气流体的相包络线图版，并对我国典型页岩气储层的流体相态特征进行了对比研究，明确了实际页岩气储层相态特征的影响因素可统一为页岩气储层形成时所处的沉积环境和成岩过程。海相页岩气与陆相页岩气的相态特征存在明显差异，但同一沉积相内页岩气气相态特征基本相同。我国海相页岩气地层条件和开采过程中下较难发生凝析，陆相页岩气则存在发生凝析的可能性。.本次研究的相关成果可为今后的页岩储层储量预测和生产方案规划提供理论依据和基础数据。