在當今能源領域，頁巖氣的開發(fā)備受矚目。隨著對清潔能源需求的不斷增長，如何高效開發(fā)頁巖氣資源成為關(guān)鍵課題。其中，增強氣體采收率(EGR)方法因在注入 CO?以提高天然氣采收率和在枯竭頁巖氣藏中封存 CO?方面展現(xiàn)出綜合優(yōu)勢，近期吸引了眾多研究人員的目光。
研究表明，注入頁巖中的 CO?有 30 - 55% 會被吸附在巖石基質(zhì)的孔隙表面，進而促使 CH?解吸，實現(xiàn)額外的天然氣回收率達到 8 - 16%。為了更好地在不同頁巖儲層條件下應用，諸如 Langmuir、Ono Kondo 和 DA 等最佳擬合吸附模型也已被總結(jié)出來。這些理論成果無疑豐富了當前關(guān)于 CO?吸附和封存以及 CH?解吸特性的研究，并且大量模擬研究還指出，井距、裂縫滲透率、注入壓力和策略是 CO? - EGR 項目現(xiàn)場示范中需要重點考慮的有效因素。
然而，盡管理論解釋、實驗驗證和建模結(jié)果都已取得一定進展，但 CO? - EGR 項目的現(xiàn)場規(guī)模試驗仍存在局限。一方面，CO? - CH?混合存在風險；另一方面，捕獲、凈化和將 CO?重新注入枯竭儲層的成本居高不下。此外，頁巖地層那不可預測的非均質(zhì)性也給天然氣采收帶來了嚴峻挑戰(zhàn)。
在此背景下，低場核磁共振技術(shù)嶄露頭角，為頁巖氣提高采收率帶來了新的希望和解決方案，有望在油氣藏開發(fā)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。
低場核磁共振技術(shù)具有獨-特的優(yōu)勢，它能夠非侵入性地對頁巖儲層進行微觀孔隙結(jié)構(gòu)分析和流體分布探測。通過精確測量頁巖孔隙中流體的弛豫特性，我們可以清晰地了解孔隙的大小、形狀以及流體的賦存狀態(tài)，從而為優(yōu)化開采方案提供精準的數(shù)據(jù)支持。在頁巖氣開采過程中，利用低場核磁共振技術(shù)可以實時監(jiān)測 CO?注入后的驅(qū)替效果，直觀地看到 CH?的解吸過程和分布變化，幫助工程師們及時調(diào)整注入?yún)?shù)，如壓力、流量等，以實現(xiàn)最佳的采收效率。
紐邁分析大口徑核磁共振成像分析儀
與傳統(tǒng)技術(shù)相比，低場核磁共振技術(shù)更加高效、準確，而且對儲層的損害極小。它能夠在不破壞頁巖地層結(jié)構(gòu)的前提下，深入洞察儲層內(nèi)部的奧秘，為解決頁巖地層的非均質(zhì)性難題提供有力的技術(shù)手段。這不僅有助于提高頁巖氣的采收率，降低開采成本，還能減少開采過程中的環(huán)境風險，為油氣藏的可持續(xù)開發(fā)奠定堅實基礎。
盡管目前頁巖氣開發(fā)面臨諸多挑戰(zhàn)，但低場核磁共振技術(shù)的出現(xiàn)為我們指明了新的方向。學術(shù)界和研究人員應加大對這一技術(shù)及其相關(guān) EGR 技術(shù)的深入研究，充分挖掘其潛力，同時深入探討其經(jīng)濟影響，以推動頁巖氣開發(fā)朝著更加高效、經(jīng)濟、環(huán)保的方向發(fā)展，為全球能源供應貢獻更多的清潔能源。
應用案例：
使用核磁表征頁巖孔隙氣體吸附流動：
圖一：頁巖樣品的全尺度孔隙大小分布
圖二：頁巖孔隙分布及氣體傳輸機制
