中石大宋兆杰教授:致密/頁巖油藏多尺度介質油-CO2-水多相相態模擬系統

中石大宋兆杰教授:致密/頁巖油藏多尺度介質油-CO2-水多相相態模擬系統


01成果簡介

致密/頁巖油藏大量發育納米級孔喉系統,孔內固-液作用力強,對流體的限域效應顯著,導致原油相態特征及注水/CO2后的相變規律復雜。針對納米限域空間油-CO2-水相態表征的科學難題,攻關形成了致密/頁巖油藏油-CO2-水多相相態模擬系統,支撐了致密/頁巖油藏的高效開發。構建了考慮納微米孔隙油-CO2-水多相競爭吸附的流體相態模型,解決了傳統模型無法計算限域流體物性的難題,孔隙尺寸適用下限由50nm拓展至2nm;提出了基于臨界點校正的油-CO2最小混相壓力計算方法和基于突變點判定的油-CO2最小近混相壓力計算方法,計算精度分別達98.4%和98.7%;考慮化學平衡、物質平衡和力學平衡的耦合準則,利用蒙特卡洛法和弦截法相結合的方法求解非線性相平衡方程組,建立了納米孔隙-裂縫介質油-CO2-水多尺度相態計算模型,實現了多尺度空間內多相壓力、相態和相組成的聯合求解;進而,考慮壓力傳導和組分傳質的時變性,構建了納米孔隙-裂縫介質油-CO2-水動態平衡相態計算模型,明確了壓降過程中多相多組分流體的空間分布特征和物性變化規律。

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圖1 致密/頁巖油藏多尺度介質油-CO2-水多相相態模擬系統功能示意圖


02
應用領域

該成果可推動納米限域空間多相流體復雜相變理論的創新發展,對于我國準噶爾、鄂爾多斯、松遼、渤海灣、四川、三塘湖、柴達木等盆地以及北美、俄羅斯、南美和歐洲等地區的致密/頁巖油資源具有極大應用潛力,可用于指導原油儲量評估、原油賦存狀態和物性評價、壓裂衰竭開發與提高采收率機理分析、適宜壓裂/提采措施井確定、開發方案設計與參數優化。



03
市場前景

致密油和頁巖油已成為保障我國能源戰略安全、降低原油對外依存度的重要接替資源,而注CO2開采頁巖油是極具潛力的提高采收率方法。但是,致密/頁巖油藏孔隙尺寸低至納米級、限域效應顯著,流體相態變化規律難以掌握,制約了致密/頁巖油藏注CO2提高采收率技術的創新與推廣。本成果創新構建了致密/頁巖油藏多尺度介質油-CO2-水多相相態模擬系統,可用于指導原油儲量評估、推動壓裂衰竭開發和注CO2提高采收率實踐,有效支撐我國數百億噸致密/頁巖油資源的低碳高效開發。



04
知識產權

中國石油大學(北京)具有自主知識產權。

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圖2 發明專利證書、軟件著作權證書、獲獎證書



05合作方式

合作開發、技術服務和咨詢。



06
成果完成人(團隊)

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宋兆杰,男,博士,研究員,博導、碩導,國家級青年人才,學校優秀青年學者和青年人才“本熹班”首期學員(導師:李根生院士),非常規油氣科學技術研究院副院長。2014年獲得中國地質大學(北京)油氣田開發工程專業博士學位。2012-2014年于美國密蘇里科技大學進行交流訪問。主要研究方向包括:非常規油氣相態與提高采收率、CO2驅油與地質封存(CCUS)、多孔介質多相流體流動規律等。主持國家級、省部級項目8項,其中國家自然科學基金項目3項、國家高端外國專家引進計劃項目1項、國家重點研發計劃專題1項;在Chemical Engineering Journal、Fuel、Journal of Petroleum Science and Engineering、Petroleum Science、石油勘探與開發和石油學報等高水平期刊及SPE IOR和URTeC等行業頂級會議共發表論文80余篇,其中以第1或通訊作者發表SCI/EI收錄論文46篇(JCR一區22篇);獲授權發明專利20件;榮獲教育部科技進步一等獎等省部級科技獎勵8項(兩項排名第1)和孫越崎青年科技獎、中國石油和化學工業聯合會青年科技突出貢獻獎和全國綠色礦山突出貢獻個人獎?,F為石油工程教育部重點實驗室副主任、北京能源與環境學會專家委員會副主任、國家領軍期刊Petroleum Science副主編、Geofluids編委、《石油科學通報》執行編委等。

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宋宜磊,男,博士,克拉瑪依工程師學院(導師:田守嶒教授)和石油工程學院聯合招收博士后(導師:陳掌星院士)。2018年獲得中國石油大學(華東)石油工程專業學士學位(導師:賈寒教授),2023年獲得中國石油大學(北京)石油與天然氣工程專業博士學位(導師:宋兆杰教授和陳掌星院士),2022-2023年于卡爾加里大學進行交流訪問。主要從事頁巖油儲層流體相態、流動與注氣提高采收率技術研究,以第一/第二/通訊作者在Chemical Engineering Journal、Energy、Fuel、Petroleum Science和石油學報等著名期刊及SPE IOR和URTeC等行業頂會發表論文22篇,其中SCI收錄13篇(中科院一區6篇);申請/授權發明專利7件;榮獲中國石油與化工自動化行業技術發明一等獎和科技進步一等獎、中國石油和化學工業聯合會科技進步二等獎、孫越崎優秀學生獎、國家獎學金、北京市三好學生、山東省優秀學生、學校最高榮譽獎“十佳大學生”(博士)和“十大學生標兵”(本科)等榮譽或獎項。


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聯系方式

成果完成人(團隊):

宋老師  13811727118

科學技術處(技術轉移中心):

楊老師  010-89735362

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