実験室の高圧油圧および荷重システムは、タイト砂岩層が地下深部で経験する激しい拘束圧力を機械的に再現することによって、浸透率分析を促進します。流体浸透方法を利用しながら岩石コアサンプルに精密な荷重を印加することにより、これらのシステムは、研究者がリラックスした地表レベルの状態ではなく、貯留層に存在する状態での空隙率と浸透率を測定できるようにします。
主な要点：常圧で測定された標準的な浸透率測定値は、タイト砂岩の流動容量を大幅に過大評価する可能性があります。高圧荷重システムは、「現場」有効応力をシミュレートすることでこのギャップを埋め、現実的な水圧破砕設計と貯留層モデリングに必要な正確なデータを提供します。
深部貯留層条件のシミュレーション
タイト砂岩の浸透率を理解するには、まず岩石が存在する環境を再現する必要があります。
現場応力の再現
深部地質層は、巨大な圧力下にあります。サンプルが地表に持ち込まれると、上載圧力が除去されると岩石は「リラックス」し、内部の細孔構造が変化する可能性があります。
高圧油圧システムはこのリラックスを逆転させます。サンプルに精密な機械的荷重を印加し、数千メートルの深さで見られる拘束圧力を効果的にシミュレートします。
岩石コアの役割
このプロセスでは、地層から採取された岩石コアサンプルを使用します。これらのコアは、シミュレーションの物理的媒体として機能します。
これらのコアに制御された機械的応力を加えることにより、システムはサンプルが地中で持っていたのと同じ構造的コンパクトさを達成することを保証します。これにより、流体輸送能力のテストに有効な基準が作成されます。
タイト層での流体流動の測定
物理的な応力環境が確立されたら、システムは流体の移動に焦点を移します。
流体浸透方法
圧力荷重だけでは十分ではありません。流体浸透方法と組み合わせる必要があります。
岩石が圧縮下にある間、システムは流体をタイト砂岩マトリックスに浸透させます。これにより、動的条件下での空隙率（貯留空間）と浸透率（流動能力）の同時測定が可能になります。
実際の輸送能力の把握
タイト砂岩は、その低い浸透率によって定義されます。しかし、この浸透率は静的ではなく、岩石がどれだけ圧縮されるかによって変化します。
これらのシステムは、元の応力状態での実際の流体輸送能力を測定します。この区別は重要です。なぜなら、流体流動の経路（細孔とスロート）は、高い拘束下でしばしば収縮または閉鎖するからです。
実験室データから現場応用へ
これらの高圧システムによって生成されたデータは、2つの主要な工学的機能を提供します。
水圧破砕設計のデータサポート
正確な浸透率データは、水圧破砕設計の基礎です。エンジニアは、応力下で破砕流体にさらされたときに岩石がどのように挙動するかを知る必要があります。
「元の応力状態」を反映したデータを提供することにより、これらのシステムは、地層がどのように流体を受け入れ、炭化水素が最終的に坑井にどのように流れるかをエンジニアが予測するのに役立ちます。
数値モデルのキャリブレーション
実験室での測定は、より広範な研究に不可欠な参照値として機能します。
得られた物理データ、特に応力下での細孔空間と浸透率の変化に関するデータは、大規模な数値盆地モデルのキャリブレーションと検証に使用されます。これにより、貯留層のコンピュータシミュレーションが物理的現実に一致することが保証されます。
課題の理解
高圧シミュレーションは優れたデータを提供しますが、管理する必要のある特定の複雑さも伴います。
サンプル完全性の必要性
分析の精度は、サンプルの品質に完全に依存します。
石炭などの材料に関する比較研究で指摘されているように、所定の密度と構造強度を達成することが不可欠です。タイト砂岩の場合、抽出または準備中に岩石コアが損傷した場合、装置の精度に関係なく、高圧シミュレーションは歪んだ結果をもたらします。
応力状態の複雑さ
「現場」条件のシミュレーションは複雑です。単に岩石をあらゆる側から押しつぶすだけではありません。
研究者は、分析対象の特定の地層に作用する正確な地質学的力を一致させるために、特定の応力状態（しばしば三軸）を再現することを目指す必要があります。適用された応力と実際の貯留層応力の不一致は、最終モデルの検証エラーにつながる可能性があります。
目標に合わせた適切な選択
タイト砂岩の分析プログラムを設計する際は、テストパラメータを最終的な工学的目標に合わせます。
- 水圧破砕設計が主な焦点の場合：生産率の過大評価を避けるために、予想される最大拘束圧力下での流体輸送能力を決定する測定を優先してください。
- 貯留層モデリングが主な焦点の場合：大規模な数値シミュレーションのキャリブレーションのための堅牢なデータセットを提供するために、実験室での測定がさまざまな応力状態をカバーしていることを確認してください。
高圧荷重は、浸透率分析を理論的な推定から、深部地下工学のための正確で運用可能なツールへと変革します。
概要表：
| 特徴 | 浸透率分析における機能 | データ精度への影響 |
|---|---|---|
| 現場応力シミュレーション | 岩石コアに対する深井戸拘束圧力を再現 | 流動容量の過大評価を防ぐ |
| 流体浸透 | 圧縮された岩石マトリックスを通して流体を浸透させる | 実際の輸送と浸透率を測定 |
| 動的荷重制御 | 深さに合わせて機械的応力を調整 | 細孔/スロート構造の変化を捉える |
| モデルキャリブレーション | 物理的な参照値を提供する | 大規模貯留層および盆地モデルを検証する |
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参考文献
- 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
この記事は、以下の技術情報にも基づいています Kintek Press ナレッジベース .
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