微波加热油页岩储层的热响应

摘要

微波加热技术作为传统加热方法的替代方案,在油页岩原位开采中备受关注。为了研究微波辐射下油页岩的升温变化过程、孔隙度及渗透率的变化规律、内部位移等热响应,采用COMSOL Multiphysics软件,基于耦合的三维电磁-热-渗流-固体力学模型进行了数值模拟。结果表明:微波加热条件下,油页岩储层的温度上升迅速,且随着功率增加,升温速度显著提高;不同功率下,储层达到热解温度所需的时间存在明显差异,800 W微波功率作用下油页岩升温最快。随着加热时间的延长,孔隙度和渗透率逐渐提高,尤其是在高功率下,其增长幅度更为显著;微波辐照第500天时不同功率下的油页岩平均渗透率均达到峰值,在800 W时渗透率达到了1.93×10¹⁶m²。微波加热导致了力学性质的削弱和地层损伤的增加,当微波辐射功率为800 W时出现油页岩最大位移3.8 cm。综合来看,微波功率设置为600 W时,可显著提升微波热解油页岩储层的工程应用效果。

关键词

油页岩 / 微波加热 / 储层 / 数值模拟 / 原位开采