CN112943206B - 一种用于页岩储层甲烷原位燃爆的助燃剂的优选方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于页岩储层甲烷原位燃爆的助燃剂的优选方法,包括以下步骤:基于目标页岩储层中甲烷的数据信息,建立甲烷助燃剂的原材料种类库;基于甲烷燃爆理论,通过原材料种类库,构建甲烷助燃剂性能数据集;通过原材料种类库,选择甲烷助燃剂;通过获取甲烷助燃剂的原位燃爆性能参数数据集,基于甲烷助燃剂性能数据集,构建甲烷助燃剂选择模型,通过甲烷助燃剂选择模型,选择目标甲烷助燃剂,用于根据不同页岩储层的甲烷信息,选择用于原位燃爆的目标甲烷助燃剂,本发明为甲烷助燃剂数据领域填补了空白。
Description
技术领域
本发明属于页岩气开采领域,涉及甲烷与助燃剂原位燃爆技术领域,具体是指一种用于页岩储层甲烷原位燃爆的助燃剂的优选方法。
背景技术
我国的页岩气资源储量丰富,作为贫气少油的发展中国家,页岩气的开发和利用已成为国家的重大战略目标。页岩气属于非常规天然气,通常以吸附或游离状态存在于高碳泥页岩或暗色泥页岩等产气岩中,埋深多为。然而相比于常规天然气藏,页岩气开发十分困难。因此,实现页岩气的大规模商业化开采必须采用适当的增产手段对原始的页岩气储层进行人工致裂改造。压裂技术主要是应用于致密油气储层的增产改造,用来改善天然裂缝,同时增加人工裂缝,最大限度地开启和连通天然裂缝,形成大量的裂缝网格,从而达到增大油气开采量的目的。
针对我国中西部水资源缺乏和生态环境脆弱,传统水力压裂面临用水困难和环境污染的难题,燃爆压裂这一潜在技术再次得到了中国学者的关注。页岩气藏理想的改造效果是形成复杂的裂缝网格,相比于页岩气开发初期常用的水力压裂,燃爆压裂能形成更多的径向裂缝,通过有效的起裂方式更多的与天然裂缝进行沟通,形成更为复杂的缝网模式,且不会像爆炸压裂一样易形成井崩,可有效提高我国页岩气单井产量,发展甲烷燃爆压裂理论与技术尤其是页岩储层甲烷原位燃爆压裂技术,是实现我国页岩气开采变革性新突破的关键。
目前在国内外关于页岩储层甲烷原位燃爆压裂及助燃剂优选方面的研究,未有详细的报道。
发明内容
针对上述页岩储层甲烷原位燃爆压裂变革性技术,本发明旨在提供一种用于页岩储层甲烷原位燃爆的助燃剂的优选方法。从页岩储层现场实际情况出发,通过理论计算、试验测试等方法,建立助燃剂优选库,优选适应于不同的页岩储层甲烷原位燃爆安全环保高效的助燃剂。
本发明采用的技术方案如下:一种用于页岩储层甲烷原位燃爆的助燃剂的优选方法,包括以下步骤:
S1.基于目标页岩储层中甲烷的数据信息,建立甲烷助燃剂的原材料种类库;
S2.基于甲烷燃爆理论,通过所述原材料种类库,获得各类甲烷助燃剂与所述甲烷的燃爆极限和最优配比,构建甲烷助燃剂性能数据集;
S3.基于所述甲烷助燃剂性能数据集,通过所述原材料种类库,选择甲烷助燃剂;
S4.通过通道内所述甲烷助燃剂与所述甲烷进行原位燃爆,获得所述甲烷助燃剂的原位燃爆性能参数数据集,基于所述原位燃爆性能参数数据集和所述甲烷助燃剂性能数据集,构建甲烷助燃剂选择模型,通过所述甲烷助燃剂选择模型,选择目标甲烷助燃剂,用于根据不同页岩储层的甲烷信息,选择用于原位燃爆的所述目标甲烷助燃剂。
优选地,所述原材料种类库包括若干种物质,其中,所述物质的物质形态包括气态、液态、固态;
所述原材料种类库根据所述物质形态进行归类,获得分类原材料种类库,基于所述分类原材料种类库,构建所述甲烷助燃剂性能数据集。
优选地,所述甲烷与所述甲烷助燃剂爆炸极限及体积配比计算根据如下公式进行计算:
式中:L为混合物的爆炸下限,Y1、Y2、Yn为混合物中易燃易爆物质的摩尔分数,L1、L2、Ln为对应易燃易爆物质的爆炸下限。
优选地,所述S4包括,所述甲烷与所述甲烷助燃剂爆炸能量计算根据如下公式进行计算:
式中:E为爆炸产生的能量,V1为甲烷体积,V2为助燃剂体积,C1为甲烷浓度,C2为助燃剂浓度,E1为甲烷燃烧热,E2为助燃剂燃烧热,Vm为理想气体摩尔体积。
优选地,所述甲烷助燃剂包括但不限于过氧化氢、液氧、环氧烷烃、二甲醚、高锰酸钾、氯酸钾、高氯酸钾。
优选地,所述甲烷的所述数据信息包括甲烷的浓度、体积。
优选地,所述原位燃爆性能参数数据集包括爆温、爆压及反应产物种类及占比等,
所述原位燃爆的条件参数包括原位条件下井筒的压力及温度条件等。
本发明的积极进步效果在于:
本发明提供了一种用于页岩储层甲烷原位燃爆的助燃剂的优选方法,通过构建甲烷助燃剂的原材料种类库,以及提出了甲烷助燃剂选择模型,有助于根据不同页岩层提供选择不同的助燃剂,为甲烷助燃剂数据领域填补了空白。
附图说明
图1为本发明所述的技术流程图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围,而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
本发明的简要过程为,首先,根据目标页岩储层的实际情况,建立助燃剂原材料种类库;其次,基于甲烷燃爆理论计算,初步筛选适用于页岩储层甲烷原位燃爆的助燃剂;再次,通过管道内甲烷与助燃剂原位燃爆实验,测试所选助燃剂与甲烷原位燃爆反应的各项性能参数;最后,优选适用于页岩储层甲烷原位燃爆的安全环保高效助燃剂。
如图1所示,本发明提供一种用于页岩储层甲烷原位燃爆的助燃剂的优选方法,包括以下步骤:
S1.基于目标页岩储层中甲烷的数据信息,建立甲烷助燃剂的原材料种类库;
S2.基于甲烷燃爆理论,通过所述原材料种类库,获得各类甲烷助燃剂与所述甲烷的燃爆极限和最优配比,构建甲烷助燃剂性能数据集;
S3.基于所述甲烷助燃剂性能数据集,通过所述原材料种类库,选择甲烷助燃剂;
S4.通过通道内所述甲烷助燃剂与所述甲烷进行原位燃爆,获得所述甲烷助燃剂的原位燃爆性能参数数据集,基于所述原位燃爆性能参数数据集和所述甲烷助燃剂性能数据集,构建甲烷助燃剂选择模型,通过所述甲烷助燃剂选择模型,选择目标甲烷助燃剂,用于根据不同页岩储层的甲烷信息,选择用于原位燃爆的所述目标甲烷助燃剂。
所述原材料种类库包括若干种物质,其中,所述物质的物质形态包括气态、液态、固态;
所述原材料种类库根据所述物质形态进行归类,获得分类原材料种类库,基于所述分类原材料种类库,构建所述甲烷助燃剂性能数据集。
所述甲烷与所述甲烷助燃剂爆炸极限及体积配比计算根据如下公式进行计算:
式中:L为混合物的爆炸下限,Y1、Y2、Yn为混合物中易燃易爆物质的摩尔分数,L1、L2、Ln为对应易燃易爆物质的爆炸下限。
所述S4包括,所述甲烷与所述甲烷助燃剂爆炸能量计算根据如下公式进行计算:
式中:E为爆炸产生的能量,V1为甲烷体积,V2为助燃剂体积,C1为甲烷浓度,C2为助燃剂浓度,E1为甲烷燃烧热,E2为助燃剂燃烧热,Vm为理想气体摩尔体积。
所述甲烷助燃剂包括但不限于过氧化氢、液氧、环氧烷烃、二甲醚、高锰酸钾、氯酸钾、高氯酸钾等。
所述的甲烷与助燃剂原位燃爆试验,是基于实验室自主研发的多场耦合气体爆轰管进行的,该套设备可对爆轰管施加温度、压力等物理场,模拟页岩气井原位环境条件下甲烷与助燃剂的燃爆反应特征,揭示甲烷与助燃剂原位燃爆规律。
所述甲烷的所述数据信息包括甲烷的浓度、体积。
所述原位燃爆性能参数数据集包括爆温、爆压及反应产物种类及占比等,
所述原位燃爆的条件参数包括原位条件下井筒的压力及温度条件等。
根据上述的一种用于页岩储层甲烷原位燃爆的助燃剂的优选方法,主要包括三个部分:结合目标页岩储层的现场实际情况,将能与甲烷发生燃爆反应的物质,按照物质形态(气、液、固)进行归类,建立助燃剂原材料种类库;基于前期建立的可与甲烷发生燃爆反应的助燃剂原材料种类库,通过甲烷燃爆理论公式进行分析与计算,确定各类助燃剂与甲烷的燃爆极限、爆炸能量及最优配比,初步筛选可适用于页岩储层甲烷原位燃爆的助燃剂;利用实验室自主研发设计的多场耦合气体爆轰管,对甲烷与初步筛选的助燃剂进行原位燃爆试验,测试所筛选的助燃剂与甲烷原位燃爆反应的各项性能参数,根据实验数据,最终优选适用于页岩储层甲烷原位燃爆的安全环保高效助燃剂。
本发明所涉及的助燃剂优选是页岩储层甲烷原位燃爆压裂理论与技术不可或缺的关键研究方向,通过结合目标页岩储层的实际情况,采用理论分析与试验测试相结合的研究方式,建立助燃剂筛选种类库,优选适用于不同页岩储层甲烷原位燃爆的安全环保高效助燃剂。
本发明提供的一种用于页岩储层甲烷原位燃爆的助燃剂的优选方法,通过构建甲烷助燃剂的原材料种类库,以及提出了甲烷助燃剂选择模型,有助于根据不同页岩层提供不同种类的助燃剂或阻燃剂组合,为甲烷助燃剂数据领域填补了空白。
最后应说明的是:以上所述实施例,仅为本发明的具体实施方式,用以说明本发明的技术方案,而非对其限制,本发明的保护范围并不局限于此,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改、变化或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种用于页岩储层甲烷原位燃爆的助燃剂的优选方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1.基于目标页岩储层中甲烷的数据信息,建立甲烷助燃剂的原材料种类库;
S2.基于甲烷燃爆理论,通过所述原材料种类库,获得各类甲烷助燃剂与所述甲烷的燃爆极限和最优配比,构建甲烷助燃剂性能数据集;
S3.基于所述甲烷助燃剂性能数据集,通过所述原材料种类库,选择甲烷助燃剂;
S4.通过通道内所述甲烷助燃剂与所述甲烷进行原位燃爆,获得所述甲烷助燃剂的原位燃爆性能参数数据集,基于所述原位燃爆性能参数数据集和所述甲烷助燃剂性能数据集,构建甲烷助燃剂选择模型,通过所述甲烷助燃剂选择模型,选择目标甲烷助燃剂,用于根据不同页岩储层的甲烷信息,选择用于原位燃爆的所述目标甲烷助燃剂。
2.如权利要求1所述一种用于页岩储层甲烷原位燃爆的助燃剂的优选方法,其特征在于,
所述原材料种类库包括若干种物质,其中,所述物质的物质形态包括气态、液态、固态;
所述原材料种类库根据所述物质形态进行归类,获得分类原材料种类库,基于所述分类原材料种类库,构建所述甲烷助燃剂性能数据集。
5.如权利要求1所述一种用于页岩储层甲烷原位燃爆的助燃剂的优选方法,其特征在于,
所述甲烷助燃剂包括但不限于过氧化氢、液氧、环氧烷烃、二甲醚、高锰酸钾、氯酸钾、高氯酸钾。
6.如权利要求1所述一种用于页岩储层甲烷原位燃爆的助燃剂的优选方法,其特征在于,
所述甲烷的所述数据信息包括甲烷的浓度、体积。
7.如权利要求1所述一种用于页岩储层甲烷原位燃爆的助燃剂的优选方法,其特征在于,
所述原位燃爆性能参数数据集包括但不限于爆温、爆压、反应产物种类及反应 产物种类占比;
所述原位燃爆的条件参数包括但不限于原位条件下井筒的压力及温度条件。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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