실험실 고압 유압 및 하중 시스템은 밀집 사암층이 지하 깊은 곳에서 경험하는 강렬한 구속 압력을 기계적으로 재현하여 투과율 분석을 촉진합니다. 암석 플러그 샘플에 정밀한 하중을 가하면서 유체 침투 방법을 활용함으로써 이러한 시스템은 연구자들이 표면 수준의 이완된 상태가 아닌 저류층에 존재하는 대로 공극률과 투과율을 측정할 수 있도록 합니다.
핵심 요점: 상압에서 측정된 표준 투과율 측정은 밀집 사암의 유량 용량을 상당히 과대평가할 수 있습니다. 고압 하중 시스템은 "현장" 유효 응력을 시뮬레이션하여 이 간극을 메우고 현실적인 수압 파쇄 설계 및 저류층 모델링에 필요한 정확한 데이터를 제공합니다.
심부 저류층 조건 시뮬레이션
밀집 사암의 투과율을 이해하려면 먼저 암석이 존재하는 환경을 재현해야 합니다.
현장 응력 재현
깊은 지질층은 엄청난 압력 하에 존재합니다. 샘플이 표면으로 가져와지면 암석은 상부 하중 압력이 제거됨에 따라 "이완"되어 내부 공극 구조가 변경될 수 있습니다.
고압 유압 시스템은 이 이완을 역전시킵니다. 샘플에 정밀한 기계적 하중을 가하여 수천 미터 깊이에서 발견되는 구속 압력을 효과적으로 시뮬레이션합니다.
암석 플러그의 역할
이 과정은 지층에서 추출한 암석 플러그 샘플을 사용합니다.
이러한 플러그에 제어된 기계적 응력을 가함으로써 시스템은 샘플이 지반에 있던 것과 동일한 구조적 견고성을 달성하도록 보장합니다. 이는 유체 운송 능력 테스트를 위한 유효한 기준선을 생성합니다.
밀집 지층에서의 유량 측정
물리적 응력 환경이 설정되면 시스템은 유체의 움직임에 초점을 맞춥니다.
유체 침투 방법
압력 하중만으로는 충분하지 않습니다. 유체 침투 방법과 결합되어야 합니다.
암석이 압축 상태에 있는 동안 시스템은 밀집 사암 매트릭스를 통해 유체를 강제로 통과시킵니다. 이를 통해 동적 조건 하에서 공극률(저장 공간) 및 투과율(유량 능력)을 동시에 측정할 수 있습니다.
실제 운송 능력 포착
밀집 사암은 낮은 투과율로 정의됩니다. 그러나 이 투과율은 정적이지 않습니다. 암석이 얼마나 압축되는지에 따라 변경됩니다.
이러한 시스템은 원래 응력 상태 하에서 실제 유체 운송 능력을 측정합니다. 유체 흐름 경로(공극 및 목)는 고압 구속 하에서 종종 수축되거나 닫히기 때문에 이 구별은 매우 중요합니다.
실험실 데이터에서 현장 적용까지
이러한 고압 시스템에서 생성된 데이터는 두 가지 주요 엔지니어링 기능을 수행합니다.
수압 파쇄 설계를 위한 데이터 지원
정확한 투과율 데이터는 수압 파쇄 설계의 기초입니다. 엔지니어는 암석이 응력 하에서 파쇄 유체에 노출될 때 어떻게 거동할지 알아야 합니다.
이러한 시스템은 "원래 응력 상태"를 반영하는 데이터를 제공함으로써 엔지니어가 지층이 유체를 어떻게 받아들일지, 그리고 탄화수소가 결국 유정으로 어떻게 흐를지 예측하는 데 도움이 됩니다.
수치 모델 보정
실험실 측정은 더 광범위한 연구에 필수적인 참조 값을 제공합니다.
얻어진 물리적 데이터, 특히 응력 하에서의 공극 공간 및 투과율 변화에 관한 데이터는 대규모 수치 분지 모델을 보정하고 검증하는 데 사용됩니다. 이를 통해 저류층의 컴퓨터 시뮬레이션이 물리적 현실과 일치하도록 보장합니다.
과제 이해
고압 시뮬레이션은 우수한 데이터를 제공하지만 관리해야 하는 특정 복잡성을 야기합니다.
샘플 무결성의 필요성
분석의 정확성은 전적으로 샘플의 품질에 달려 있습니다.
석탄과 같은 재료에 대한 비교 연구에서 언급했듯이, 미리 결정된 밀도와 구조적 강도를 달성하는 것이 중요합니다. 밀집 사암의 경우, 암석 플러그가 추출 또는 준비 중에 손상되면 장비의 정밀도에 관계없이 고압 시뮬레이션은 왜곡된 결과를 산출할 것입니다.
응력 상태 복잡성
"현장" 조건을 시뮬레이션하는 것은 복잡합니다. 모든 면에서 암석을 압착하는 것 이상이 포함됩니다.
연구자들은 분석 중인 특정 지층에 작용하는 정확한 지질학적 힘을 일치시키기 위해 특정 응력 상태(종종 삼축)를 복제하는 것을 목표로 해야 합니다. 적용된 응력과 실제 저류층 응력의 불일치는 최종 모델의 검증 오류로 이어질 수 있습니다.
목표에 맞는 올바른 선택
밀집 사암에 대한 분석 프로그램을 설계할 때 테스트 매개변수를 최종 엔지니어링 목표와 일치시키십시오.
- 주요 초점이 수압 파쇄 설계인 경우: 생산율을 과대평가하지 않도록 예상되는 최대 구속 압력 하에서의 유체 운송 능력을 결정하는 측정을 우선시하십시오.
- 주요 초점이 저류층 모델링인 경우: 실험실 측정이 다양한 응력 상태를 포함하도록 하여 대규모 수치 시뮬레이션을 보정하기 위한 강력한 데이터 세트를 제공하십시오.
고압 하중은 투과율 분석을 이론적 추정에서 심부 지하 엔지니어링을 위한 정밀하고 운영적인 도구로 변환합니다.
요약 표:
| 특징 | 투과율 분석에서의 기능 | 데이터 정확도에 미치는 영향 |
|---|---|---|
| 현장 응력 시뮬레이션 | 암석 플러그에 대한 심부정 구속 압력 재현 | 유량 용량 과대평가 방지 |
| 유체 침투 | 압축된 암석 매트릭스를 통해 유체 강제 통과 | 실제 운송 및 투과율 측정 |
| 동적 하중 제어 | 깊이에 맞게 기계적 응력 조정 | 공극/목 구조 변화 포착 |
| 모델 보정 | 물리적 참조 값 제공 | 대규모 저류층 및 분지 모델 검증 |
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참고문헌
- Shengqi Zhang, Essaïeb Hamdi. Petrophysical and Geochemical Investigation-Based Methodology for Analysis of the Multilithology of the Permian Longtan Formation in Southeastern Sichuan Basin, SW China. DOI: 10.3390/en17040766
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