如何提高页岩气产量

时间：2022-06-01 10:54:47来源：

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取宝贵能源的新策略。

“页岩能源行业面临的最具挑战性的问题是非常低的碳氢化合物回收率：石油低于 10%，天然气低于 20%。我们的研究对控制页岩纳米孔内碳氢化合物传输的基本机制产生了新的见解，”徐洪武说，来自洛斯阿拉莫斯国家实验室地球与环境科学部的作者。“研究结果最终将有助于制定更好的压力管理策略，以提高非常规油气采收率。”

美国大部分天然气都隐藏在页岩储层深处。页岩孔隙度和渗透率低使得在致密储层中开采天然气具有挑战性，尤其是在井寿命的后期。这些孔非常小——通常小于五纳米——而且人们对此知之甚少。了解地下深处的碳氢化合物保留机制对于提高甲烷回收效率至关重要。压力管理是一种廉价而有效的工具，可用于控制生产效率，可以在油井作业期间轻松调整——但该研究的多机构研究团队发现了一个权衡取舍。

这个团队，包括主要作者，也是洛斯阿拉莫斯的切尔西尼尔，将分子动力学模拟与新颖的原位高压小角度中子散射 (SANS) 相结合，以检查阿巴拉契亚盆地马塞勒斯页岩中的甲烷行为，该盆地是美国最大的盆地天然气田，以便更好地了解气体运输和回收，因为压力被修改以提取气体。调查的重点是甲烷与储存大部分碳氢化合物的岩石中的有机成分(干酪根)之间的相互作用。

该研究的结果表明，虽然高压有利于从较大孔隙中回收甲烷，但由于干酪根变形，致密气体被困在较小的常见页岩纳米孔中。他们首次提出了这种变形存在的实验证据，并提出了一个显着影响甲烷回收的甲烷释放压力范围。这些见解有助于优化提高天然气产量的策略以及更好地了解流体力学。

比较了峰值压力为 3000 psi 和 6000 psi 的两个压力循环期间的甲烷行为，因为以前认为从注入流体到裂缝中的压力增加会增加气体采收率。研究小组发现，在干酪根中非常小但普遍存在的纳米孔中发生了意想不到的甲烷行为：甲烷的孔吸收在较低的峰值压力下是有弹性的，但在 6,000 psi 时变得可塑性且不可逆，从而捕获了在海底形成的密集甲烷簇-2 纳米孔隙，占测量页岩孔隙度的 90%。

这项由洛斯阿拉莫斯领导的多机构研究本周发表在《自然》的新通讯地球与环境杂志上。合作伙伴包括新墨西哥联盟、马里兰大学和国家标准与技术研究院中子研究中心。

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