中石大宋兆杰教授:致密/页岩油藏多尺度介质油-CO2-水多相相态模拟系统

中石大宋兆杰教授:致密/页岩油藏多尺度介质油-CO2-水多相相态模拟系统


01成果简介

致密/页岩油藏大量发育纳米级孔喉系统,孔内固-液作用力强,对流体的限域效应显著,导致原油相态特征及注水/CO2后的相变规律复杂。针对纳米限域空间油-CO2-水相态表征的科学难题,攻关形成了致密/页岩油藏油-CO2-水多相相态模拟系统,支撑了致密/页岩油藏的高效开发。构建了考虑纳微米孔隙油-CO2-水多相竞争吸附的流体相态模型,解决了传统模型无法计算限域流体物性的难题,孔隙尺寸适用下限由50nm拓展至2nm;提出了基于临界点校正的油-CO2最小混相压力计算方法和基于突变点判定的油-CO2最小近混相压力计算方法,计算精度分别达98.4%和98.7%;考虑化学平衡、物质平衡和力学平衡的耦合准则,利用蒙特卡洛法和弦截法相结合的方法求解非线性相平衡方程组,建立了纳米孔隙-裂缝介质油-CO2-水多尺度相态计算模型,实现了多尺度空间内多相压力、相态和相组成的联合求解;进而,考虑压力传导和组分传质的时变性,构建了纳米孔隙-裂缝介质油-CO2-水动态平衡相态计算模型,明确了压降过程中多相多组分流体的空间分布特征和物性变化规律。

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图1 致密/页岩油藏多尺度介质油-CO2-水多相相态模拟系统功能示意图


02
应用领域

该成果可推动纳米限域空间多相流体复杂相变理论的创新发展,对于我国准噶尔、鄂尔多斯、松辽、渤海湾、四川、三塘湖、柴达木等盆地以及北美、俄罗斯、南美和欧洲等地区的致密/页岩油资源具有极大应用潜力,可用于指导原油储量评估、原油赋存状态和物性评价、压裂衰竭开发与提高采收率机理分析、适宜压裂/提采措施井确定、开发方案设计与参数优化。



03
市场前景

致密油和页岩油已成为保障我国能源战略安全、降低原油对外依存度的重要接替资源,而注CO2开采页岩油是极具潜力的提高采收率方法。但是,致密/页岩油藏孔隙尺寸低至纳米级、限域效应显著,流体相态变化规律难以掌握,制约了致密/页岩油藏注CO2提高采收率技术的创新与推广。本成果创新构建了致密/页岩油藏多尺度介质油-CO2-水多相相态模拟系统,可用于指导原油储量评估、推动压裂衰竭开发和注CO2提高采收率实践,有效支撑我国数百亿吨致密/页岩油资源的低碳高效开发。



04
知识产权

中国石油大学(北京)具有自主知识产权

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图2 发明专利证书、软件著作权证书、获奖证书



05合作方式

合作开发、技术服务和咨询



06
成果完成人(团队)

中石大宋兆杰教授:致密/页岩油藏多尺度介质油-CO2-水多相相态模拟系统

宋兆杰,男,博士,研究员,博导、硕导,国家级青年人才,学校优秀青年学者和青年人才“本熹班”首期学员(导师:李根生院士),非常规油气科学技术研究院副院长。2014年获得中国地质大学(北京)油气田开发工程专业博士学位。2012-2014年于美国密苏里科技大学进行交流访问。主要研究方向包括:非常规油气相态与提高采收率、CO2驱油与地质封存(CCUS)、多孔介质多相流体流动规律等。主持国家级、省部级项目8项,其中国家自然科学基金项目3项、国家高端外国专家引进计划项目1项、国家重点研发计划专题1项;在Chemical Engineering Journal、Fuel、Journal of Petroleum Science and Engineering、Petroleum Science、石油勘探与开发和石油学报等高水平期刊及SPE IOR和URTeC等行业顶级会议共发表论文80余篇,其中以第1或通讯作者发表SCI/EI收录论文46篇(JCR一区22篇);获授权发明专利20件;荣获教育部科技进步一等奖等省部级科技奖励8项(两项排名第1)和孙越崎青年科技奖、中国石油和化学工业联合会青年科技突出贡献奖和全国绿色矿山突出贡献个人奖。现为石油工程教育部重点实验室副主任、北京能源与环境学会专家委员会副主任、国家领军期刊Petroleum Science副主编、Geofluids编委、《石油科学通报》执行编委等。

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宋宜磊,男,博士,克拉玛依工程师学院(导师:田守嶒教授)和石油工程学院联合招收博士后(导师:陈掌星院士)。2018年获得中国石油大学(华东)石油工程专业学士学位(导师:贾寒教授),2023年获得中国石油大学(北京)石油与天然气工程专业博士学位(导师:宋兆杰教授和陈掌星院士),2022-2023年于卡尔加里大学进行交流访问。主要从事页岩油储层流体相态、流动与注气提高采收率技术研究,以第一/第二/通讯作者在Chemical Engineering Journal、Energy、Fuel、Petroleum Science和石油学报等著名期刊及SPE IOR和URTeC等行业顶会发表论文22篇,其中SCI收录13篇(中科院一区6篇);申请/授权发明专利7件;荣获中国石油与化工自动化行业技术发明一等奖和科技进步一等奖、中国石油和化学工业联合会科技进步二等奖、孙越崎优秀学生奖、国家奖学金、北京市三好学生、山东省优秀学生、学校最高荣誉奖“十佳大学生”(博士)和“十大学生标兵”(本科)等荣誉或奖项。


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联系方式

成果完成人(团队):

宋老师  13811727118

科学技术处(技术转移中心):

杨老师  010-89735362

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