고압 단계적 가압은 조밀하고 불균질한 저류층에 내재된 막대한 모세관 저항을 극복하기 위해 필요합니다. 제어된 방식으로 60MPa까지의 압력에 도달하지 않으면 유체가 암석 매트릭스의 가장 미세한 기공으로 침투할 수 없습니다. 이로 인해 포화가 불완전해져 후속 핵자기 공명(NMR) 분석이 실제 기공 구조에 대해 부정확해집니다.
조밀 저류층에는 유체 진입에 상당한 장벽을 만드는 미세 기공이 포함되어 있습니다. 60MPa까지 단계적 가압이 가능한 포화 시스템은 이러한 작은 공간으로 염수를 강제로 주입하여 암석 코어가 완전하고 유효한 NMR T2 스펙트럼을 위해 거의 100% 포화 상태에 도달하도록 하는 데 중요합니다.
조밀 저류층의 과제
모세관 저항 극복
조밀 저류층은 믿을 수 없을 정도로 작은 기공 목으로 정의됩니다. 이러한 작은 공간은 높은 모세관 저항을 생성하여 암석으로 들어가려는 유체에 효과적으로 저항합니다.
표준 포화 방법은 이러한 저항을 돌파하는 데 필요한 힘이 부족합니다. 저류층 조건을 시뮬레이션하고 이러한 기공을 채우려면 포화 시스템이 상당한 외부 압력을 가해야 합니다.
높은 불균질성 처리
이러한 저류층 암석은 균일하지 않으며 높은 불균질성을 가지고 있습니다. 이는 시료 전체에서 기공 크기가 크게 달라진다는 것을 의미합니다.
단일의 낮은 압력 지점은 큰 기공을 채울 수 있지만 복잡한 작은 미세 기공 네트워크는 건조하게 남길 수 있습니다. 높은 압력은 전체 불균질 네트워크에 접근할 수 있도록 하는 균등화 장치입니다.
단계적 가압의 역학
60MPa가 목표인 이유
주요 참조에 따르면 60MPa까지의 압력이 시뮬레이션된 저류층 염수를 가장 미세한 기공으로 강제로 주입하는 데 필요하다고 합니다.
이 정도의 크기에서 외부 압력은 조밀 암석 지층에서 발견되는 가장 작은 개별 기공의 내부 모세관 힘을 극복합니다.
제어된 단계의 기능
시료에 60MPa를 즉시 분사할 수는 없습니다. 시스템은 시간당 5MPa씩 압력을 증가시키는 것과 같은 단계적 가압을 사용해야 합니다.
이 점진적인 접근 방식은 암석에 기계적 충격을 주지 않고 유체가 기공 구조로 자연스럽게 이동하도록 합니다. 이는 공기 주머니를 가두거나 코어 구조를 손상시키는 대신 안정적인 포화 전면을 보장합니다.
NMR 데이터 무결성 보장
거의 100% 포화 달성
포화 공정의 궁극적인 목표는 암석 코어에 공기가 포함되지 않도록 하는 것입니다. 염수로 완전히 포화되어야 합니다.
포화가 불완전하면 NMR 장비는 "빈" 기공을 감지할 수 없습니다. 이로 인해 데이터가 누락되고 암석의 실제 저장 용량이 근본적으로 잘못 표현됩니다.
전체 T2 스펙트럼 캡처
NMR 분석은 T2 스펙트럼을 사용하여 기공 크기 분포를 매핑합니다.
높은 압력을 사용하여 모든 미세 기공을 채움으로써 결과 T2 스펙트럼은 모든 기공의 크기 분포를 반영합니다. 이는 쉽게 접근할 수 있는 더 큰 기공의 일부만 보는 것이 아니라 저류층 특성에 대한 포괄적인 그림을 제공합니다.
절충점 이해
시간 대 완전성
이 방법의 주요 절충점은 시간입니다. 60MPa에 도달하기 위해 시간당 5MPa씩 단계적으로 증가시키는 것은 상당한 시간이 필요합니다(가압만으로 12시간 이상 소요).
그러나 속도를 이 점진적인 과정보다 우선시하면 조밀 저류층에 통계적으로 관련 없는 데이터가 생성됩니다. 시간 투자는 정확도를 위해 협상할 수 없습니다.
장비 요구 사항
60MPa에서 작동하면 유체 포화 시스템에 엄청난 스트레스가 가해집니다.
장비는 장기간 동안 이러한 고압을 안전하게 유지할 수 있을 만큼 견고해야 합니다. 표준 실험실 포화 용기는 이 특정 응용 분야에 종종 불충분합니다.
목표에 맞는 올바른 선택
조밀 저류층에 대한 NMR 실험이 유효한 결과를 얻도록 하려면 다음을 고려하십시오.
- 정확한 기공 크기 측정이 주요 초점이라면: 조밀 저류층을 정의하는 가장 미세한 미세 기공에 접근하기 위해 시스템이 60MPa에 도달할 수 있는지 확인하십시오.
- 시료 무결성이 주요 초점이라면: 유체를 강제로 주입하는 동안 코어의 기계적 손상을 방지하기 위해 단계적 가압 속도(예: 5MPa/h)를 엄격하게 준수하십시오.
완전한 포화는 변수가 아니라 신뢰할 수 있는 NMR 해석의 기본 요구 사항입니다.
요약 표:
| 특징 | 요구 사항 | NMR 결과에 미치는 영향 |
|---|---|---|
| 최대 압력 | 최대 60MPa | 가장 미세한 미세 기공의 모세관 저항을 극복합니다. |
| 가압 방법 | 단계적 (예: 5MPa/h) | 코어 손상을 방지하고 안정적인 유체 이동을 보장합니다. |
| 포화 목표 | 거의 100% | 공기 주머니를 제거하여 실제 저장 용량을 반영합니다. |
| 데이터 출력 | 전체 T2 스펙트럼 | 모든 기공 크기 분포에 대한 포괄적인 맵을 제공합니다. |
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참고문헌
- Z.H. Gu, Wenhua Zhao. Utilizing Differences in Mercury Injection Capillary Pressure and Nuclear Magnetic Resonance Pore Size Distributions for Enhanced Rock Quality Evaluation: A Winland-Style Approach with Physical Meaning. DOI: 10.3390/app14051881
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