吉林大学学报(地球科学版) ›› 2025, Vol. 55 ›› Issue (2): 387-400.doi: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230242

• 地质与资源 • 上一篇    下一篇

微波加热油页岩储层的热响应

程瑶12, 陆丹丹2, 赵龙飞3   

  1. 1.辽宁工程技术大学创新实践学院,辽宁阜新123000

    2.辽宁工程技术大学力学与工程学院,辽宁阜新123000

    3.中国石油集团西部钻探工程有限公司工程技术研究院,新疆克拉玛依834000

  • 出版日期:2025-03-26 发布日期:2025-05-09
  • 基金资助:

    辽宁省教育厅项目(LJKZ0360);辽宁省应用基础研究计划项目(2022JH2/101300136);国家重点研发计划项目(2019YFA0705501)

Thermal Response of Microwave Heating in Oil Shale Reservoirs

Cheng Yao1, 2, Lu Dandan2, Zhao Longfei3   

  1. 1. College of Innovation and Practice, Liaoning Technical University, Fuxin 123000, Liaoning, China

    2. School of Mechanics and Engineering,Liaoning Technical University,Fuxin 123000, Liaoning, China

    3. Engineering Technology Research Institute of CNPC Xibu Drilling Engineering Co., Ltd., Karamay 834000, Xinjiang, China

  • Online:2025-03-26 Published:2025-05-09
  • Supported by:
    Supported by the Project of Liaoning Provincial Department of Education  (LJKZ0360), the  Applied Basic Research Program of Liaoning Province (2022JH2/101300136) and the National Key  Research and Development  Program of China (2019YFA0705501)

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--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1.93×10-16 m2。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

Abstract:

Microwave heating technology as an alternative to conventional heating methods in oil shale exploitation microwave heating technology has gained significant attention as an alternative to traditional heating methods in the exploitation of oil shale reserves. In order to investigate the thermal response of oil shale under microwave radiation, as well as the changes in porosity, permeability, and internal displacement, numerical simulations were conducted using COMSOL Multiphysics software. These simulations were based on a coupled 3D electromagnetic-thermal-permeability-solid mechanics model. The results revealed the following key findings: Under microwave heating conditions, the temperature of the oil shale reservoir increases rapidly. Moreover, as the microwave power increases, the rate of temperature rise significantly accelerates. Different power levels result in distinct timeframes required for the reservoir to reach its pyrolysis temperature, with the fastest heating occurring at 800 W microwave power. With prolonged heating, porosity and permeability gradually increase, especially at higher power levels, where the growth is more pronounced. At the 500th day of microwave irradiation, the average permeability of oil shale reached its peak under different power levels, with a permeability of 1.93×10-16 m2 observed at 800 W. Microwave heating leads to the weakening of mechanical properties and increased formation damage in the reservoir. When the microwave radiation power reaches 800 W, the maximum displacement reaches 3.8 cm. In summary, selecting a microwave power of 600 W demonstrates significant engineering application benefits for the in-situ pyrolysis of oil shale reservoirs.

Key words: oil shale, microwave heating, reservoirs, numerical simulation, in-situ extraction

中图分类号: 

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[1] 李冠, 何文祥, 文志刚, 胡勇, 高小洋, 肖娜. 鄂尔多斯盆地陇东地区长71-2亚段不同源储组合的页岩油富集机理及富集模式[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(3): 768-787.
[2] 陈泽熙, 徐志明, 李斌, 钟笠, 彭军, 张昆, 魏祥峰, 郝景宇. 基质型页岩甜点特征及评价方法:以四川盆地涪陵地区中侏罗统凉高山组陆相页岩为例[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(3): 788-803.
[3] 王蓓东, 杨胜来 , 赵帅 , 邓惠 , 张钰祥 , 白浩言, 李沁怡, 姜艺. 高磨地区震旦系灯影组四段台内储层储集空间类型及其孔喉结构特征[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(3): 804-817.
[4] 夏英杰, 陈华斌, 陈健, 姚明宇, 杨海. 不同施工参数下深层页岩水力压裂数值模拟[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(3): 924-936.
[5] 涂君汕, 陈辉, 邓居智, 陈康, 李焱, 余辉. 水库堤坝对高密度电法的影响及校正技术[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(3): 1013-1025.
[6] 张恩威, 孟庆涛, 唐佰强, 胡菲, 党微.  基于机器学习的TOC测井预测方法:以松辽盆地南部青山口组一段为例[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(3): 1062-1075.
[7] 丁梦颜, 冯晅, 刘财. 裂缝对岩石非线性弹性特征的影响[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(3): 1051-1061.
[8] 唐华风, 张亚东, 邹明倬, 陆国超, 户景松, 张津铭, 卞海越. 渤海湾盆地莱州湾凹陷K油田中生界火山岩储层定量评价[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(3): 739-753.
[9] 刘涛, 刘宗堡, 张可佳, 张岩, 张瑞雪, 刘晓文, 徐翠云.

基于深度学习的致密砂岩储层薄片图像生成与识别方法 [J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(2): 724-738.

[10] 周三栋, 张伟鑫, 成巧耘, 魏佳成, 周国栋, . 深部煤储层中煤层水可动性评价方法及动力学机制研究进展[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(2): 397-412.
[11] 王健, 张媛瑗, 吴楠, 徐清海, 崔子岳, 刘显凤, 付清萌. 鄂尔多斯盆地志靖—安塞地区长7段夹层型页岩油储层特征及分类评价[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(2): 453-468.
[12] 王振军. 油气储层裂缝预测进展[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(2): 469-482.
[13] 黄玉龙, 张皓, 郭强, 陈昌.

低阻玄武岩的矿物学特征及其油气地质意义——以辽河坳陷古近系为例 [J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(2): 511-521.

[14] 束龙仓, 位书静, 澈丽木格, 温中琦, 刘波. 西辽河平原生态输水的地下水响应及不确定性量化[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(2): 647-660.
[15] 黄兴国, 翁央央, 韩丽. 基于广义递归卷积的孔隙黏弹地震波正演模拟[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(1): 377-385.
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[1] 崔建军, 刘晓春, 胡娟, 曲玮. 桐柏杂岩中印支期变质岩包体的变质作用[J]. J4, 2009, 39(4): 618 -629 .
[2] 尤敏鑫,刘建民. 同位素地球化学在峨眉山大火成岩省研究中的应用现状与进展[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2014, 44(4): 1231 -1243 .
[3] 杨春梅, 李洪奇,陆大卫,张方礼,高 原,邵英超. 不同驱替方式下岩石电阻率与饱和度的关系[J]. J4, 2005, 35(05): 667 -671 .
[4] 祝洪臣,张炯飞,权 恒. 大兴安岭中生代两期成岩成矿作用的元素、同位素特征及其形成环境[J]. J4, 2005, 35(04): 436 -0442 .
[5] 朱建伟, 赵刚, 刘博, 郭巍, 成俊. 油页岩测井识别技术及应用[J]. J4, 2012, 42(2): 289 -295 .
[6] 陈力,梁海安,张文娟,荣帆. 模糊数学方法在城市工程地质环境区划中的应用--以抚顺市城区为例[J]. J4, 2008, 38(5): 837 -0840 .
[7] 高桂梅,苏 克,王文颖,甘树才,刘招君. 吉林省桦甸油页岩中稀土元素和微量元素的研究[J]. J4, 2006, 36(6): 974 -0979 .
[8] 吴孔运,蒋忠诚,叶 晔. 不同植物群落对灰岩试块溶蚀速率的影响[J]. J4, 2007, 37(5): 967 -0971 .
[9] 周彦章,迟宝明,刘中培. 山东夏甸金矿床充水机理构造控制模式[J]. J4, 2008, 38(2): 255 -0260 .
[10] 张渊,刘连登,孙景贵,陈国华,张洪喜,闫复传,杨开春. 胶东西北部黄埠岭金矿床两期次叠加成矿[J]. J4, 2008, 38(1): 21 -0026 .