油页岩传热各向异性与原位传导热采模拟分析

摘要

【目的】油页岩原位开采过程中传热效率差，各向异性差异显著，油页岩原位开采中存在各向异性传热差异问题。【方法】以新疆巴里坤油页岩制标准样本试件，采取多种室内试验手段对不同温度下块状油页岩水平、垂直层理传热差异进行探究，并进行原位开采模拟。【结果】实验结果表明：1）随着温度升高，各层理方向热传导系数均呈“降低”趋势，但油页岩平行层理方向的热传导系数均大于垂直层理方向；2）随温度升高，比热容先升高再降低，当温度为400℃时，油页岩比热容值最大；3）结合显微CT图，随着温度的升高，裂隙增多对垂直层理方向热量传导的影响大于平行层理方向。基于上述实验测试参数，同时利用COMSOL软件建立油页岩储层原位电加热的“热-固”耦合模型，模拟结果表明：随加热时间的增加，各向异性传热差异逐渐开始呈现；当加热时间为120 d时，加热井附近区域温度上升，并未表现出明显的各向异性；当加热到600 d时，平行层理方向的传热区域明显大于垂直层理方向，呈“椭圆”状；加热到1 440 d时，传热区域小幅度增加，加热井控制区域页岩基本热解完成。

关键词

油页岩 / 各向异性 / 热传导系数 / 显微CT / 数值模拟

基金资助

国家重点研发计划项目（2019YFA0705501）; 山西省研究生实践创新项目2023SJ083