底水砂岩气藏注CO2驱气提高采收率机理及埋存效果

注CO₂已被广泛应用于提高油气藏采收率,但有关底水砂岩气藏注CO₂驱及CO₂埋存协同开发的研究较少,气态CO₂和超临界态CO₂驱替天然气的机理和差异尚不明确。为了改善底水砂岩气藏水侵情况和明确气态与超临界态CO₂驱提高采收率及CO₂埋存机理,以X底水砂岩气藏为例,开展了注CO₂驱适宜度评价,提出了X气藏CO₂驱最优开发方案,并对比了气态和超临界态CO₂驱提采机理和效果,最后对注CO₂驱最优方案开展了生产及埋存预测。研究结果表明：(1) X气藏适合进行注CO₂驱,注CO₂提高采收率的最优方案即注采井网为低注高采、关井时机为采出气CO₂浓度达10%～20%、转注时机为地层压力7.5 MPa、压力恢复水平为地层压力7.5 MPa、注气速度为3.5×10⁴ m^...     

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷页岩油藏注CO2吞吐提高采收率机理

页岩油藏的成功开发在缓解我国能源紧缺的问题上发挥了重要作用,但衰竭式开发采收率较低,传统提高采收率的措施难以有效增产,因此明确页岩油藏注CO₂提高采收率的机理,对于探索页岩油的开发技术具有重要意义。为此,以准噶尔盆地吉木萨尔凹陷页岩油藏为例,开展了一系列注CO₂实验并结合流体注入能力和油气组分传质评价实验,揭示了注CO₂吞吐提高采收率的机理,并明确了注CO₂吞吐的埋存形式、埋存效率与其生产动态之间的耦合关系。研究结果表明：(1) CO₂的注入能力是水的7.77倍、N₂的1.18倍;增加注入压力,促进CO₂与原油之间的相互作用,能有效提高CO₂的注入能力。(2) CO₂对原油物性的改善能力显著强于N₂,在CO₂—原油组分传质的协同作用下,注CO₂吞吐的采收率比N₂高6.84%。(3)原油膨胀和黏度降低是注C...     

页岩油井缝网改造后CO2吞吐与埋存特征及其主控因素

为了明确裂缝性页岩储层注CO₂吞吐后的埋存效果，探究注CO₂吞吐实现CO₂有效埋存的可行性，通过建立含复杂缝网的页岩油井CO₂吞吐与埋存数值模型，对比不同生产与裂缝参数下的吞吐与埋存特征，并引入灰色关联分析方法确定了影响CO₂吞吐与埋存效果的主控因素。结果表明：CO₂吞吐不仅可以提高页岩油的采收率，而且可以实现部分CO₂的有效埋存，埋存系数可达0.40；注CO₂吞吐开发页岩油藏时，吞吐和埋存效果随着吞吐轮次、注入速度、闷井时间和周期注入量等生产参数的增大而增强，其中吞吐轮次对吞吐效果影响最大，可使累计产油量增加22.12%，注入速度对埋存效果影响最大，可使埋存系数达到0.40;CO₂吞吐时间越晚，累计产油量越少，但埋存系数越大，累计产油量每年减少3.47%，埋存系数每年增加39.48%；页岩储层裂缝条数、长度的增加有利于提高采收率、实现更多的CO₂埋藏，累计产油量最大可...     

一种基于组分闪蒸运算的CO2驱动态埋存潜力计算方法

CO₂驱油与埋存具有经济效应和环保作用,计算CO₂埋存潜力对油藏开发方案设计和安全封存意义重大。已有的潜力计算方法主要针对CO₂的静态埋存潜力进行粗略估算,不能考虑油田的生产实际。为此,提出了一种基于组分闪蒸运算的CO₂驱动态埋存潜力计算方法, 方法基于组分闪蒸运算,考虑了油田的生产实际和CO₂驱的埋存机理,可以计算溶解CO₂、束缚CO₂、自由CO₂和总的CO₂埋存潜力。研究表明:随着埋存时间的增加,会有自由CO₂转变成束缚CO₂和溶解CO₂;经历过水驱开发的油藏,地层水含量高,不能忽略CO₂在地层水中的溶解。基于组分闪蒸运算的CO₂驱动态埋存潜力计算方法可以计算不同种类油藏不同开发方式的动态埋存潜力,方法简单实用且符合生产实际。     

CO2的埋存与提高天然气采收率的相行为

CO₂捕集与埋存可实现大气中CO₂的有效降低,但成本高昂,而处于特定温度压力范围的气藏可保证超临界CO₂的稳定埋存,是其理想的埋存靶场。研究认为：气藏中所储存的具有开发潜力的天然气会挤占超临界CO₂的地层空间,影响其稳定埋存;选择适合的超临界CO₂稳定埋存深度,在埋存的同时利用CO₂驱替开采天然气,有利于CO₂埋存并降低成本;在向气藏注入CO₂提高天然气采收率的过程中,CO₂驱替地层天然气的过程是“混相驱替”。根据PY干气藏温度、压力条件,在CO₂与天然气混合体系PVT相态特性实验测试基础上,运用状态方程模拟方法,分析了3种不同流体带特别是超临界CO₂天然气过渡带的偏差系数、地下体积比、密度、黏度的变化,明确了利用气藏实施超临界CO₂稳定埋存与注CO₂提高天然气采收率相互配套的必要性和可行性,并据此给出PY气藏在实施注入CO₂提高天然气采收率技术时,超临界CO₂可行的注入深度和采气压力范围。     

页岩油CO2非混相吞吐与埋存实验及影响因素

将CO₂注入页岩,不但能提高页岩油采收率,还能达到埋存CO₂的目的,但CO₂吞吐和埋存的影响因素较多且相互作用。为搞清楚页岩油CO₂非混相吞吐与埋存特征,通过开展页岩岩心CO₂吞吐、吸附实验,定量评价了CO₂注入压力、CO₂相态类型、储层温度、闷井时间、裂缝、吞吐次数对CO₂吞吐效果以及颗粒直径、CO₂注入压力、储层温度对CO₂埋存效果的影响程度。研究表明：增大注入压力不但有利于CO₂吞吐,还能增大吸附量;增加注入压力会诱导天然微裂缝的扩展、延伸,有利于扩大CO₂波及面积,减小原油渗流阻力;当储层温度小于50℃时,温度升高有利于提高吞吐采收率,但会降低CO₂吸附量;当温度大于等于50℃时,温度升高不利于CO₂吞吐和埋存;在超临界条件(7.4 MPa、31℃)下CO₂     

CO2驱油与埋存技术新进展

碳达峰和碳中和发展战略以及社会经济发展对石油等能源需求量的持续增长,为CO₂驱油与埋存技术带来了巨大的发展机遇,也提出了前所未有的挑战。从目前中外CO₂驱油与埋存研究现状入手,通过CO₂驱油与埋存机理和影响因素分析,提出了CO₂驱油与埋存存在的问题和发展方向。结合实践将CO₂驱油与埋存研究内容总结为目标优选、相关机理实验研究、方法技术攻关、经济性评价、安全性评价和现场实践等6方面。CO₂驱油与埋存存在的问题主要包括：CO₂驱油与埋存应用的油藏类型还非常有限,CO₂气田分布特征及其与CO₂驱油与埋存目标油藏之间的时空匹配关系研究还未引起足够重视,CO₂驱油与埋存机理等研究还存在诸多问题,CO₂驱油与埋存方案设计有待优化,CO₂驱油与埋存经济有效性评价体系尚未建立,CO₂埋存安全性跟踪评价还存在一系列问题。对...     

油藏中CO2埋存潜力评价模型与关键参数确定方法

油藏是CO₂地质埋存的重要场所,同时向油藏中注入CO₂能够提高油藏采收率,是一项双赢技术。在国内外CO₂埋存潜力评价方法基础上,针对中国油藏具有高含水、非均质性强、混相压力高等特点,提出了考虑溶解、CO₂波及体积、驱油机理的埋存潜力评价方法,并分别采用分流理论、热力学理论、统计分析等手段确定了溶解系数、最小混相压力、埋存系数、采收率、波及系数等关键参数的计算方法,建立了一套完整的油藏中CO₂埋存潜力评价体系。采用该评价体系对新疆油田进行了埋存潜力评价,结果表明该体系具有非常好的实用价值,值得在CO₂埋存领域推广。     

重力分异和非均质性对天然气藏CO2埋存的影响——以中国南方ＸＣ气藏为例

在含CO₂的天然气藏中实施CO₂长期稳定埋存并提高天然气采收率,实现CO₂的规模化综合利用,具有重大的现实意义。为此,以一个真实的含CO₂浅层废弃气藏为埋存靶场,运用数值模拟方法,设计了纵向非均质气藏剖面模型,用于研究气藏储层在正韵律、反韵律以及复合韵律条件下气体运移对超临界CO₂稳定埋存的影响,并重点研究了重力分异和地层非均质性条件下的流体运移规律。结果表明：不同韵律剖面模型在注超临界CO₂埋存及开采剩余天然气过程中,作为反韵律的目标气藏注超临界CO₂埋存过程在生产井突破最晚,吸入的超临界CO₂量最大,天然气累计采出量最多,其超临界CO₂埋存潜力相对最大;重力分异可引起超临界CO₂与天然气之间产生非平衡态相的分离,天然气向气藏高部位运移,CO₂最终趋向于形成“超临界CO₂垫气”,可以很稳定地沉积在气藏下部形成“垫气”埋存。该成果为实现CO₂减排、降低CO₂捕集与埋存技术（ＣＣＳ）成本提供了技术支撑。     

基于物质的量平衡的气藏CO2埋存潜力评估方法

枯竭气藏是进行CO₂埋存的有利场所之一，进行气藏CO₂埋存潜力评估至关重要。基于气藏生产和CO₂埋存采注过程中物质的量平衡原理，考虑气体偏差系数随着温度和压力的变化，依据气体状态方程，建立了气藏CO₂埋存潜力评估模型，分析了采出程度和气体偏差系数对气藏CO₂埋存量的影响。结果表明，采出程度和气体偏差系数越大，越有利于CO₂埋存。结合川中A区块L1井的实际参数进行了CO₂埋存潜力评估，考虑气体偏差系数随储层温度和压力变化预测的CO₂埋存量比传统物质平衡法计算的埋存量高27%。该方法对CO₂埋存潜力评价研究及埋存方案优化具有重要意义。     

盐水层CO2稳定埋存效率及储层参数优化

CO₂埋存是应对“碳达峰”和“碳中和”最为有效的埋存方式,为了筛选适合CO₂长期稳定埋存的盐水层,考虑了CO₂在盐水层中的4种埋存方式,建立了评价盐水层CO₂稳定埋存效率综合表征指标,并且基于数值模拟与Pearson (皮尔逊)相关系数统计的方法,确定影响盐水层CO₂稳定埋存效率的主控因素为储层底层与顶层渗透率的比值、储层中部渗透率和温度,在此基础上进行了盐水层CO₂稳定埋存储层参数优化。研究结果表明：反韵律储层有利于盐水层CO₂的稳定埋存,且储层底层与顶层渗透率的比值为1/7时,稳定埋存效率综合表征指标较大,盐水层CO₂稳定埋存潜力较大;当储层温度为55℃时,稳定埋存效率综合表征指标达到较高水平;随着渗透率的增大,稳定埋存效率综合表征指标先增大后减小,渗透率为0.8μm²时,盐水层CO₂稳定埋存潜力较大;因此,确定反韵律储层渗透率级差为7、储层渗透率为0.8μm     

基于物质平衡方程的CO2理论构造埋存量计算新方法

为进一步提高盐水层中CO₂埋存潜力评价的准确性，基于物质平衡方法，建立CO₂构造埋存过程的物质平衡方程，在对CO₂可埋存地下体积准确计算的基础上，提出了一种新的CO₂理论构造埋存量计算方法。结果表明：新方法计算的CO₂理论构造埋存量，与面积法、容积法相比，误差更小，仅约为10%;新方法可同时预测CO₂增压埋存条件下和保压埋存条件下的理论构造埋存量，且随着注入时间或注采比的增加，CO₂理论构造埋存量和地层压力均呈现不断增加的趋势。该方法对CO₂构造埋存量研究及CO₂注入量实时动态控制具有重要意义。     

稠油油藏注CO2提高采收率影响因素研究

与稀油注CO₂提高采收率机理不同,CO₂与稠油无法达到混相,因此影响其开发效果的主要因素差别很大,特别是在热化学复合采油过程中,注入的CO₂主要发挥隔热、降黏、增能的作用。为了进一步研究不同因素对稠油油藏注CO₂驱替效果的影响,在稠油样品物性分析的基础上,利用正交实验方法研究了原油黏度、温度、压力和渗透率对稠油油藏注CO₂提高采收率的影响。温度对采收率影响最大,其他因素由大到小依次为:渗透率、压力、油样类型。根据实验结论及认识,综合考虑地层温度、油藏渗透率等因素,在胜利油田开展了稠油油藏注CO₂吞吐提高采收率矿场试验。从矿场实际生产结果来看,油藏温度增加以及油藏渗透率提高,都有利于注CO₂吞吐开发,都能够有效提高油井产量。      

超低渗透油藏CO2吞吐利用率实验研究

CO₂吞吐技术是开发特低渗透、超低渗透油藏的有效方式,但吞吐过程中CO₂的利用率如何亟待研究。利用长庆油田某超低渗透油藏天然岩心进行了室内CO₂吞吐物理模拟实验,分析了不同注入压力下CO₂吞吐的采收率规律和CO₂利用率。研究发现,CO₂吞吐的累计采收率随着注入压力的升高而增大,并逐渐减缓;CO₂利用率随着吞吐轮次的增加明显降低,前4轮CO₂吞吐中CO₂的利用率较高;提高CO₂注入压力使CO₂-原油体系达到近混相或者混相状态,不仅能够获得更高的采收率,而且不会显著增加CO₂气源方面的成本。研究结果表明,油田应用CO₂吞吐技术时采用近混相或者混相方式进行4个轮次的吞吐,能够取得较好的开发效果和经济效益。      

中国石油二氧化碳捕集、驱油与埋存技术进展及展望

全面梳理中国二氧化碳捕集、驱油与埋存(CCUS-EOR)攻关探索、矿场试验、工业化应用3个阶段发展历程，系统阐述近年来在CO₂驱油机理和矿场实践等方面取得的突破性认识和相应的CCUS-EOR工程配套技术成果，指出未来发展前景。经过近60年的探索攻关，创新发展了适合中国陆相沉积油藏的CO₂驱油与埋存理论，提出C7—C15也是影响CO₂与原油混相的重要组分的新认识，在矿场试验中验证了CO₂快速恢复地层能量、大幅提高区块产能和采收率等机理。创建了陆相沉积油藏CCUS-EOR油藏工程设计技术，形成了以保持混相提高驱油效率、均匀驱替提高波及效率为重点的油藏工程参数设计及井网井距优化设计技术，初步形成了CO₂捕集、注采工艺、全系统防腐、埋存监测等全流程配套技术。为实现CO₂的高效利用和永久埋存，需将油水过渡带油藏统筹考虑，由单油藏升级到构造整体控制区域的规模化CO₂驱油与埋存，在构造高部位实施注CO₂稳定重力驱，利用CO     

川东北气田伴生CO2注入川中油田EOR可行性分析——以普光气田伴生CO2注入桂花油田为例

四川盆地普光气田CO₂含量为8％～10%,每年高空燃烧排放的CO₂量约为6.9×10⁸ m³。为了实现低碳油气开发,挖掘资源潜力,建议将CO₂气从天然气中分离后注入川中侏罗系油藏,以提高这些低渗透致密油藏的采收率。在分析了川中桂花油田的开发历史后,绘制出桂花油田开采预测曲线,如采用大型压裂酸化、钻水平井、成像测井、三维地震储层预测技术,加上CO₂混相驱油提高采收率等,预计桂花油田的年产油量将在2015年恢复到4×10⁴ t,2020年达到7×10⁴ t,2025年达到10×10⁴ t。同时,经济分析的计算结果也支持这一建议,如把碳税和碳交易收入作为考虑因素,则该项目的可行性将更充分。随着川东北早三叠世-晚二叠世酸性大气田的陆续投产,比如同属于中国石油天然气股份公司的龙岗气田将有更多的CO₂需要加以埋藏,届时亦可将莲池油田、金华镇油田、公山庙油田和中台山油田等纳入CO₂混相驱油提高采收率试验区。     

低渗透油藏CO2驱注采参数优化研究与应用——以胜利油田A区块为例

随着“双碳”政策的大力推行,围绕着碳捕集、碳利用和碳埋存的相关产业飞速发展,长远来看CO₂驱具有较广阔的应用前景。低渗透/超低渗透油藏储层具有复杂的孔隙空间结构,常规水驱开发均面临注水困难和采收率低的问题,而CO₂驱具有多种驱油机理,能较好地解决水驱开发困难的问题。针对胜利油田A区块的低孔低渗透油藏条件,基于原油组分信息和恒组成膨胀实验数据进行了PVT拟合并建立了具有7个拟组分的组分模型,得出初次混相压力为30.1 MPa,多次接触混相压力为26.6 MPa。首次提出了以气窜为限制条件的CO₂驱注气速度计算经验公式。基于均质组分模型针对A区块进行了CO₂驱油藏工程参数优化,确定了以五点法井网、井距为250 m、注气速度为20.0 t/d、生产压力为26.0 MPa的最佳注采参数;同时,以衰竭式开发、水驱、CO₂吞吐、连续注CO₂、气水交替(WAG)等不同开发方式进行了注采参数优化,将优化后不同开发方式的结果进行了对比分析,结果表明连续注气具有一定优势;最后...     

中深层稠油水平井前置CO2蓄能压裂技术

利用准噶尔盆地西北缘乌夏地区中深层稠油油藏参数，对水平井前置CO₂蓄能压裂技术的开发机理、关键操作参数及开发效果进行了详细研究。研究结果表明：(1)伴随压裂—焖井—生产等开发阶段的延伸，前置CO₂蓄能压裂后的油井逐步显现出增能改造、扩散降黏、膨胀补能、释压成泡沫油流等特性，井底流压提高了2～4 MPa,CO₂扩散至油藏的1/3，原油黏度降至500 mPa·s以下，泡沫油流明显；(2)研究区最优压裂段间距为60 m、裂缝半长为90 m、裂缝导流能力为10 t/m,CO₂最佳注入强度为1.5 m³/m，注入速度为1.8 m³/min，油井焖井时间为30 d，油藏采收率提高了2%～3%；(3)通过与常规压裂生产效果进行对比，前置CO₂蓄能压裂技术可使产油量提高5.2 t/d，预测CO₂换油率达2.45，开发效果显著提升。     

注CO2重力驱技术在海拉尔油田高倾角断块油藏的适用性

海拉尔油田高倾角油藏石油探明地质储量规模大,地层倾角超过10°以上的储量占总探明地质储量的68.6%。受构造高差的影响,常规注水开发难以实现构造顶底部位油井均衡驱替,边底部油井含水率上升快,构造高部位油井受效差,整体开发效果不理想。针对海拉尔油田高倾角断块油藏水驱开发效果差的问题,以注CO₂重力驱油实验为基础,以油藏数值模拟为手段,开展注CO₂重力驱油机理、影响因素及适用性研究。结果表明：当以原始地层压力10.57 MPa注入1.2 PV的CO₂时,CO₂驱油效率可达55.9%,能大幅度提高高倾角断块油藏的采收率;地层倾角、储层渗透率、注气速度是影响注CO₂重力驱效果的主要因素;海拉尔油田有4 411.35×104 t石油探明地质储量适合开展注CO₂重力驱开发,注CO₂重力驱技术在海拉尔油田具有广阔的应用前景。     

CO2地质埋存技术与应用

全球CO2每年排放量约240×108t,地质埋存技术被认为是近期内温室气体减排的主力军。本文首先简要介绍了国际性气候变化会议发展历程,阐述了中国的CO2减排行动、地质埋存路线和地下封存潜力。其次,总结了国内外CO2在高含水老油田、低渗透油藏、天然气田、页岩、煤层、废弃气藏和凝析气藏、盐水层、废弃油藏、煤炭开采废弃矿井区等地质体的提高采收率与埋存"双赢"技术以及封存机理、研究方法、关键技术、示范项目及封存量等,描述了海洋封存、海底沉积物层内封存、CO2水合物方式存储、CO2置换强化开采天然气水合物、CO2作为注入介质开采地热等最新研究动态。最后结合安全埋存,探讨了CO2地质埋存技术的相关科学问题,为我国下一步的CO2地质埋存汲取先进经验。