Эволюция пористости, проницаемости и флюидонасыщенности при термическом превращении горючих сланцев

Процесс внутрипластового превращения (In-Situ Conversion Process, ICP) представляет собой метод термической добычи, разработанный для получения нефти и газа из горючих сланцев, содержащих кероген. Внутрипластовый кондуктивный нагрев пласта горючего сланца превращает кероген (твёрдые вещества, богатые водородом) в нефть и газ (флюиды), а также кокс (твёрдое вещество с пониженным содержанием водорода). Кокс остаётся в породе, тогда как горячий пар и тяжёлая нефть проходят через термически изменённый горючий сланец к добывающим скважинам; поэтому прогнозирование эффективности добычи методом ICP зависит от точной характеристики фильтрационных и ёмкостных свойств горючего сланца. Однако во время ICP структура породы радикально изменяется: её пористость и проницаемость со временем меняются сложным образом. Хотя изменение геометрии пор и состава стенок пор также приводит к изменению кривых относительной проницаемости (kr) и капиллярного давления (Pc), данная работа посвящена эволюции нефтяной и газовой насыщенности, определяющей влияние kr и Pc на эффективность ICP, а также изменению пористости и обусловленной им трансформации проницаемости горючего сланца. В лаборатории было выполнено множество экспериментов по пиролизу, в ходе которых измельчённый горючий сланец нагревали и контролировали состав и объём продуктов реакции. Кроме того, в серии экспериментов, идентичных по всем прочим параметрам, но прекращённых при различных степенях превращения, изменения твёрдой фазы горючего сланца определяли путём анализа отработанной породы. На основе этих экспериментов была разработана гидродинамическая модель пласта, которая для различных типов горючих сланцев и временных масштабов описывает кинетику химических реакций в твёрдой и жидкой фазах, а также фазовое поведение флюидов. Исследования чувствительности с использованием этой модели показали, что изменение транспортных свойств флюидов в горючем сланце является одним из ключевых факторов, определяющих эффективность ICP. В данной работе модель моделирования ICP используется для иллюстрации физики процессов в пласте при применении ICP для различных типов горючих сланцев. Результаты моделирования показывают, каким образом изменения состава внутрипластовых флюидов, вызванные химическими реакциями, повышением температуры и другими факторами, не только приводят к…