含有石油和天然氣的多孔巖石被埋在地球深處，以致頁(yè)巖作業(yè)者依靠復(fù)雜的地下環(huán)境模型來(lái)估算化石燃料的回收率。這些模擬非常復(fù)雜，需要熟練的操作員來(lái)運(yùn)行它們。這些因素間接影響頁(yè)巖油的生產(chǎn)成本，最終影響消費(fèi)者為燃料支付多少費(fèi)用。

德克薩斯農(nóng)工大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)了一種分析程序，該程序可用于電子表格中，以預(yù)測(cè)可從新鉆探的井中回收的石油和天然氣量。研究人員說(shuō)，通過(guò)對(duì)同一鉆探領(lǐng)域中較老油井的油氣流動(dòng)模式進(jìn)行建模，他們現(xiàn)在可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)較新油井的油氣流動(dòng)速率，該框架比復(fù)雜的油藏模擬方法更快捷，更易于使用。 。

“在石油和天然氣行業(yè)，專(zhuān)業(yè)人員使用復(fù)雜的油藏模擬器來(lái)了解可以從地球表面以下的層中回收多少碳?xì)浠衔?。這些模擬非常有用，但非常耗時(shí)且計(jì)算量很大，” Dr。Dr.哈羅德·萬(wàn)斯石油工程系教授Ruud Weijermars。“我們現(xiàn)在可以在電子表格環(huán)境中進(jìn)行與這些模擬相同的預(yù)測(cè)，這種預(yù)測(cè)要快得多，可以為頁(yè)巖操作員節(jié)省大量時(shí)間和成本，而又不會(huì)降低準(zhǔn)確性。”

研究人員在三月份的《能源》雜志上描述了他們的發(fā)現(xiàn)。

含有石油和天然氣的頁(yè)巖被塞在地下3,000至14,000英尺之間的層中。為了獲取這些化石燃料，首先要在大功率鉆機(jī)的幫助下垂直向地下鉆洞，以到達(dá)頁(yè)巖層。然后，鉆頭平行于頁(yè)巖沉積物水平移動(dòng)。當(dāng)水力壓裂迫使水平鉆孔周?chē)膸r石破裂時(shí)，它們開(kāi)始釋放有價(jià)值的石油和天然氣分子，然后這些油和天然氣分子涌入鉆孔并上升到地面的儲(chǔ)油罐。

在鉆井作業(yè)開(kāi)始之前，通常會(huì)創(chuàng)建一個(gè)3D模型的儲(chǔ)層，以預(yù)測(cè)可從井中采出的石油量。這些模型考慮了巖石的滲透性，地下地理和地震特征以及其他參數(shù)。有了這些輸入后，該模型實(shí)際上將儲(chǔ)層平鋪成小塊或小單元，然后根據(jù)該塊不同面上的壓力差模擬通過(guò)這些單個(gè)塊的油流。

Weijermars說(shuō)：“這些模擬可能需要數(shù)小時(shí)到數(shù)天到數(shù)周的時(shí)間，具體取決于網(wǎng)格中塊的數(shù)量。”“因此，如果油藏模型中有十億個(gè)單元，則必須計(jì)算這十億個(gè)單元的行為和相互作用，才能知道最終的油流將是什么。”

為了規(guī)避這些復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算，Weijermars和他的團(tuán)隊(duì)將注意力集中在現(xiàn)有井中單個(gè)單元內(nèi)的油流。首先，他們使用基于物理學(xué)的方程式計(jì)算了從裂縫位置到單個(gè)單元的油流。通過(guò)假設(shè)井中的所有流通池相同，它們可以使用稱(chēng)為下降曲線分析的分析程序放大并獲得幾個(gè)月后的油流量。

然后，研究人員將他們的方法所作的預(yù)測(cè)與模擬的預(yù)測(cè)進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)兩者非常吻合。但是，與復(fù)雜的模擬不同，研究人員說(shuō)，他們基于電子表格的分析要快得多。

一旦研究人員對(duì)現(xiàn)有井的流速進(jìn)行建模，他們就可以通過(guò)調(diào)整流通池的某些方面(例如水力壓裂的高度，長(zhǎng)度或間距以及井間距離)來(lái)預(yù)測(cè)和改善新井的行為。此外，他們指出，可以在鉆新井之前進(jìn)行此類(lèi)分析，以使從租賃區(qū)的油氣采收率最大化。

研究人員還說(shuō)，與需要訓(xùn)練有素的專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行油藏模擬不同，他們的電子表格可以由技術(shù)人員在很少的培訓(xùn)下使用。

“由于全球原油價(jià)格低廉，頁(yè)巖油運(yùn)營(yíng)商需要大幅削減成本。但是，他們還需要預(yù)測(cè)并改善他們計(jì)劃鉆探的新井的性能，” Weijermars說(shuō)。“在一系列研究中，我們已經(jīng)針對(duì)復(fù)雜的油藏模擬器對(duì)基于電子表格的流通池分析進(jìn)行了測(cè)試，并且流通池模型發(fā)揮了出色的作用。這對(duì)頁(yè)巖油作業(yè)者來(lái)說(shuō)是個(gè)好消息，我們的技術(shù)可以幫助他們降低成本，并且快多了。”