新型EOR方法：低矿化度水／CO2交替注入法——海水驱后的低矿化度水驱通过提升润湿性改造效果来提高采收率：注入CO2将碳酸盐岩和砂岩的润湿性向亲水性转变，使采收率进一步提高

本文提出了一种用于提升低矿化度水驱经济效果的新型提高采收率（EOR）方法，试验时测量了最小混相压力、界面张力和接触角．岩心驱替试验设计为海水驱＋低矿化度水驱＋连续注入CO2。结果表明：海水驱后的低矿化度水驱通过提升碳酸盐岩润湿性改造效果来显著提高采收率，在低矿化度水驱后注入CO2使碳酸盐岩和砂岩的润湿性向亲水性转变，进一步提高了采收率；低矿化度水中CO2较高的溶解度是残余油动用量增加的主要原因。为了使注CO2的成本最小化以及达到最佳波及效率，建议现场应用情况下使用低矿化度水／CO 2交替注入EOE方案。

山西沁水盆地柿庄北区块3#煤层注入埋藏CO_2提高煤层气采收率试验和评价

对沁水盆地南部柿庄北区块进行了深煤层注入地质和工程评价,认为柿庄北区块适合进行深煤层注入CO2开采煤层气技术的应用;通过SX-001井的微型先导性试验,对SX-001井的注入前后产气量与产水量、气体成分变化和井底压力变化规律进行了总结。通过现场试验,注入CO2后SX-001井的产气量是注入前的2.45倍;在小于煤岩破裂压力的条件下,每天注入20 t的CO2能够实现顺利注入,并且压力上升速度较慢;注入CO2后,煤岩发生膨胀,局部煤层的渗透率降低,排采一段时间后恢复;在目的煤层中注入的CO2的影响范围内,烃类气体总的置换效率达到14.18 cm3/g。该试验成果证明柿庄北区块通过注入CO2开采煤层气实现了CO2的埋藏,提高了煤层气井的采收率。

煤层气储层注入CO_2的研究

近几年,很多开采煤层气的技术方法就是利用CO_2,如置换封存技术,虽然现在对CO_2已有很深的认识和了解,但是煤层中注入CO_2的长期流动和地质力学还没有被完全理解。本文主要是通过部署一组高精度倾斜仪以及GPS系统,研究煤层注入CO_2之后的运移以及地层变化。另外,现场设备、三维流体流动模型和地质力学都用来监测CO_2的运移并计算地面位移。本文给出了倾斜仪获得的地面变化和模型模拟的比较结果。现场监测和地质模型表明,沿着CO_2注入井的轨迹地层表现出隆起。结果还表明,先进的建模方法和有限的现场设备相配合,可以被用来发展评价长期封存CO_2的监测策略。

沁水盆地深煤层注入CO_2提高煤层气采收率可行性分析

探讨CO2注入深煤层提高煤层气采收率可行性对于解放我国丰富深部煤层气资源具有积极意义。分析了沁水盆地不同深度条件下储层参数的变化规律,开展了CO2注入煤层增产效应的数值模拟研究。结果显示,煤储层参数随埋深呈非线性变化且各参数显著变化深度具有较好的对应性,存在500～600 m,950～1 150 m两个关键转折界限,据此将煤层划分为浅部、过渡、深部三带。随着埋深增加煤储层强非均质向均质转换,即所有参数在浅部较为离散而深部收敛。通过不同深度煤层的CO2注入生产效果模拟显示,注入CO2后煤层气采收率均得到不同幅度提高;注入CO2提高煤层气采收率效果由过渡带、浅部、深部逐步递减;注入时间越早和越长,提高采收率效果越显著;要实现深部煤层气采收率显著增加必须保证一定的CO2注入量;深部CO2封存优势显著。

咪唑啉类缓蚀剂对P110钢在CO_2注入井环空环境中应力腐蚀行为的影响

目的研究咪唑啉类缓蚀剂对P110钢在CO2注入井环空环境中的应力腐蚀(SCC)行为的影响,为CO2注入井环空环境腐蚀防护方法的建立提供参考和依据。方法在实验室模拟的CO2驱注井环空环境中进行应力腐蚀试验、电化学测试和腐蚀形貌分析。根据现场提取的CO2注入井环空介质的成分分析结果配制模拟溶液,选用咪唑啉类缓蚀剂,调节模拟液p H至4。通入高纯N2进行除氧,以防止硫化物氧化。应力腐蚀试样采用三点弯试样,通过将试样的挠度控制为设定值来控制加载载荷。应力腐蚀试验和电化学试验均在密闭高压釜内进行。实验结束后,采用扫描电镜对腐蚀形貌进行观察。结果在CO2注入井环空环境下,咪唑啉缓蚀剂的浓度对P110钢的SCC行为有重要影响。在拉应力载荷存在时,添加足量的缓蚀剂对均匀腐蚀和SCC均具有较好的抑制效果,但当用量不足时,缓蚀剂的添加会增大P110钢的SCC敏感性,其SCC机制为氢脆与局部阳极溶解的混合机制。因此,P110钢在模拟CO2注入井的环空环境中会发生SCC,其机制为AD+HE机制。结论咪唑啉缓蚀剂的浓度对P110钢的SCC行为有重要影响,足量的缓蚀剂对均匀腐蚀和SCC均具有较好的抑制效果,但浓度不足时反而会增大SCC敏感性。

沁水盆地柿庄北深部煤层水平井CO_2注入参数研究

基于CO_2的吸附能力大于CH_4的原理,向深部煤层中注入并封存CO_2同时置换驱替CH_4增加煤层气井产量,具有环境和经济双重效益。研究深部煤储层特征,通过气、水两相多组分,单孔和双孔模型的三维储层数值模拟技术,模拟不同井底压力下,完成注入量所需要的时间。优化后的注入施工参数为井口注入压力低于10 MPa,注入速率低于47 L/min。根据数值模拟结果选定注入压力,注入结果与模拟连续注入时间一致,说明该方法可以有效地模拟注入压力和注入量之间的关系,保障CO_2注入施工安全有效。

裂缝-基质模型CO_2混相注入提高原油采收率

对传统驱油实验装置进行改进,建立裂缝-基质模型以模拟裂缝性油藏。应用该模型开展CO_2混相连续注入和吞吐实验,研究CO_2混相注入提高裂缝性油藏采收率特征,并测试产出原油组分,据此分析不同连续注气时间下基质原油产出机理。结果表明,CO_2混相连续注入很难显著提高裂缝-基质模型原油采收率,基质长度为10.0 cm时采收率仅为18.2%,长度为20.0 cm时采收率降至14.1%。原油组分测试结果表明:CO_2注入初期(0~8 h),产出原油组分基本不变,溶解膨胀为主要产油机理,是主要出油阶段;注气后期(8~40 h),产出原油组分明显变化,萃取为主要产油机理,但产油量较少。CO_2吞吐可在连续注气基础上大幅提高采收率72.8%~73.9%;但吞吐效果受生产压差影响,当生产压差为5 MPa时,累积采收率仅为7.9%~12.4%;当生产压差增至20 MPa时,累积采收率最高可达73.9%。

CO_2注入咸水层的动力弥散-对流-溶解计算模型

如何模拟CO2注入咸水储层的质量传输过程是实施CO2注入地下咸水层的关键.通过分析CO2注入咸水储层的质量传输过程,基于质量守恒原理,建立考虑对流、动力弥散及溶解的计算模型,利用有限元法开发了相应的数值计算程序CO2-IA.数值算例研究地下水渗流速度对CO2注入的影响,结果表明:地下水渗流速度对CO2的质量传输影响很大,随着地下水渗流速度的增加,地下水的对流和弥散效能均增强,从而有效地提高了咸水层中CO2的封存量和封存效率.

CO_2地层注入的热流力耦合模型及有限元分析

为考察CO2地层注入过程中岩体中发生的热—流—固耦合现象,笔者借用R.Leiws等建立的可变形孔隙介质中非等温空气流和水流模型,但在其水连续性方程中加入了温度梯度引起的水分扩散项,研制出相应的热—水—气—应力耦合二维弹塑性有限元程序。针对一个假定的CO2深部地质埋置库模型,在一定的CO2注入速率和注入时间条件下进行了热—水—气—应力耦合数值模拟,考察了岩体中的位移、应力、气体流速、孔隙压力和温度的分布与变化。结果显示,CO2的注入对围岩中的位移和应力影响强烈。

注CO_2提高煤层气采收率及CO_2封存技术

针对柿庄北区块煤层注CO_2提高甲烷采收率的关键因素及现场工程选区,基于研究区储层特征,结合正交试验设计,开展了影响煤层注CO_2提高甲烷采收率的数值模拟研究,评价了注入效果,指出了CO_2-ECBM工程选区的储层渗透率门限。结果显示:研究区地质构造简单,顶底板封盖性好,煤层气成藏具有埋深大、煤层厚、含气量高、临界解吸压力高以及渗透率中等偏低、储层压力低的"四高两低"的基本特点;影响研究区注CO_2促甲烷增产的关键因素是煤储层渗透率;在较高渗透率煤层注入CO_2,有利于提高采收率;较低渗透率煤层可较好地实现CO_2封存;要实现柿庄北区块煤层注入CO_2显著提高甲烷采收率,储层渗透率应高于0.05×10^(-3)μm^2;兼顾提高采收率和CO_2的有效埋藏,储层渗透率宜为(0.05~0.22)×10^(-3)μm^2。

CO2注入对储层多孔介质及赋存流体性质影响实验研究

明确CO2注入对储层多孔介质及赋存流体性质的影响规律是分析油藏条件下CO2驱油机理和确定提高采收率潜力的基础。开展了不同压力条件下CO2与岩心静态接触实验和岩心驱替实验,测试了CO2注入前后岩心物性及微观孔喉结构和地层流体主要离子含量、采出原油组分、黏度及其沥青质含量等特征参数。实验结果表明:CO2注入压力由5 MPa升至20 MPa过程中,储层多孔介质平均孔隙度增大19.16%,平均渗透率降低11.23%,直径为100~150μm的孔隙空间增加9.73%,直径小于1.5μm的喉道空间增加15.83%,岩心亲水性显著增强;随着CO2在不同压力下的逐渐注入,地层水中Ca^2+和HCO-3含量增大,采出原油中C 5~C 33组分含量呈现先增大后基本不变的规律,采出原油黏度及其沥青质含量呈现先迅速降低,后保持不变的规律。

注CO_2开采煤层气产能预测及影响因素分析

在对注CO2开采煤层气过程所涉及的双组分气体吸附/解吸,扩散和运移等理论调研的基础上,考虑有效应力、气体吸附/解吸对煤层渗透率影响,建立了描述注CO2开采煤层气生产过程的数学模型,研究了注CO2条件下煤层气的储集、扩散和运移机理。运用数值模拟方法,分析了初始孔隙度、泊松比、杨氏模量等储层物性参数对储层渗透率变化的影响,研究了注CO2开采煤层气生产过程中CH4产量及CO2注入量的变化规律。结果表明:储层渗透率变化受孔隙压力降低、CH4解吸、CO2吸附3个因素共同作用;储层压力一定时,游离气中CO2摩尔分数越大,储层渗透率越低;同时明确了注产井间距、煤层初始渗透率和煤层温度等因素对产能的影响规律,可为现场生产提供理论借鉴。

盐水层CO_2埋存时岩石流体综合作用及对选址影响

为研究盐水层CO_2埋存过程中,CO_2注入导致的岩石流体作用对储层物性和CO_2注入性的影响,将地层水蒸发盐析与地化反应进行耦合,建立了盐水层CO_2埋存反应流动综合模型。利用该模型,分析了流体流动规律、矿物溶解/沉淀和盐析,并对储层物性进行了敏感性研究。模拟结果表明,沿CO_2运移方向,储层分为干涸区(纯CO_2渗流区)、气液两相渗流区和CO_2溶解区三个区域。盐析主要发生在干涸区域,地化反应导致的矿物溶解/沉淀反应则主要发生在气液两相渗流区和CO_2溶解区。地化反应导致的矿物溶解/沉淀分布范围大,但其变化量较小,施工阶段可忽略其对注入性的影响。而受地层水回流影响,大量NaCl被地层水携带至干涸区域前缘处析出,造成储层孔隙度和渗透率严重下降,使得盐析对CO_2注入性影响远大于矿物溶解/沉淀的影响。注入速率、地层水盐度和初始渗透率对岩盐析分布影响较大,CO_2埋存选址时,应选择合适的盐水层降低岩石流体作用对注入性的影响。

煤层中CO2注入运移瞬变电磁法监测技术探索

煤层中注入CO2,使煤层的CO2饱和度发生变化。根据阿尔奇经验关系公式,煤层电阻率在CO 2注入前后有明显的差异,为瞬变电磁法监测提供了条件。在柿庄北煤层气开发中,利用瞬变电磁法监测煤层中CO 2注入前后电阻率变化进行了实验探索,结果显示煤层中CO 2的注入能引起煤层电阻率的增加,并且可以通过瞬变电磁方法监测;同时感应电压能直观地反应CO 2注入所产生的地层电性特征的变化,利用地层等效电阻率的计算公式,计算地表至煤层的等效电阻率值,求解煤层附近地层的瞬变电磁采样延时及其对应的感应电压值。感应电压值相对于背景值的变化,反映了地层电性特性的变化,分析计算CO 2注入引起的地层感应电压的变化量和变化率,结合误差范围,可以推断出CO 2运移富集区范围。

Y油田CO2驱注入井井筒温度场和相态模拟研究

CO2在井筒流动过程中的气液相变对井筒温度、压力分布的计算有较大影响。为了优化注气参数,提高注气开发效果,通过对注入CO2过程中,井筒相态变化和注气井筒与地层传热机理的研究,建立了考虑相态变化的井筒温度压力场耦合计算模型,对注入CO2在井筒中的流动传热规律进行预测。应用该模型对B3井的井筒温度、压力进行了计算。

CO2注入增产煤层气的作用机理

针对CO2注入增产煤层气问题,在分析CO2注入增产煤层气的作用机理基础上,利用已有试验资料分析了煤级、压力、温度和湿度等因素对CO2注入增产煤层气技术的影响。研究表明:温度对注入效果影响不大,而湿度增加能极大的抑制CO2吸附,从而影响CO2注入增产效果。为了取得较好的CO2注入增产效果,煤级应较高,注入煤层埋置深度宜为400～600 m和1100 m～1500 m之间,煤岩的渗透率宜在0.5×10-3μm2～5×10-3μm2之间,且煤岩断裂构造不发育。

低渗低黏油藏CO2气水交替注入主控因素分析

针对低渗低黏油藏常规注水存在注采压差大、有效驱替压力系统难以建立、产量递减快及常规注气存在气体突破时间早、波及体积小等问题,以中东X油藏为例,利用数值模拟方法对低渗低黏油藏CO2气水交替注入开发方式进行研究,分别研究储层渗透率、原油黏度、气水比、注入速度、注入周期和注入压力等因素对低渗低黏油藏采收率的影响;基于数值模拟结果,利用灰色关联分析法确定影响CO2气水交替注入采收率的主控因素。研究结果表明:储层渗透率、原油黏度、气水比和注入速度是影响低渗低黏油藏CO2气水交替注入开发效果的主控因素,其次是注入周期和注入压力。

国内外注CO2驱油地面注入工艺研究现状

外注CO2驱油地面注入工艺在石油开发与环境保护中具有重要作用。目前,外注CO2驱油地面注入工艺在石油开发中得到广泛应用。本文旨在通过对外注CO2驱油地面注入工艺在国内外的研究现状进行分析,为对该工艺的深入了解提供参考支持。

多重地质属性约束下CO2-ECBM选址原则及实例

CO2-ECBM通过将CO2注入煤层提高煤层气采收率并实现CO2地质封存受到业界的高度关注。为了探索CO2-ECBM在沁水盆地南部SZN区块大量低单井产量井技术适应性,实现低效老井区产量提升以及CO2封存的双重收益,基于区内地质条件及储层非均质性等特征分析,提出了老井低效煤层气井区CO2-ECBM可注入性、可增产性、可封存性三大类选址关键地质原则。在此基础上,阐释了研究区关键地质选址原则下煤厚、渗透率、煤层倾角、构造曲率、地下水流场、地温场、埋深、顶底板岩性、断层等地质约束条件,指出煤层厚度适宜且煤层结构简单、平均产气量较高、煤层倾角小于5°、处于平缓近等轴褶皱构造部位(构造曲率低于2.5×10^-4)、距离断层1 km以外、相对较低地应力及主地应力差、煤层地下水径流与CO2注入流场协同、煤层顶底板以致密泥岩类为主等CO2-ECBM潜在工程有利区评价参数和指标,优选出SZN区块北部Z-1~Z-100、中部Z-160~Z-170、南部Z-180~Z-240区等作为CO2-ECBM潜在有利区。通过对比分析,在有利区基础上进一步优选出煤体结构以碎裂-原生为主、物性条件较好且采出程度较低的7个备选井组。采用煤层剩余含气量、渗透率、现今产水量、15 m内砂岩厚度、井距等CO2-ECBM井组优选参数,基于灰色关联分析方法,厘定了CO2-ECBM注入井组实施先后序列为T-7>T-2>T-1>T-3>T-6>T-4>T-5,即T-2与T-7为最优先注入井组。

CO_2注入温度对CO_2增强地热系统热提取率的影响——基于鄂尔多斯CCS工程

以鄂尔多斯CO2地质储存工程区马家沟组地层为人工地热储层,用TOUGH2软件建立以CO2为传热载体的CO2-EGS模拟模型,设计并模拟了5种不同的CO2注入温度(18～42℃)条件下CO2-EGS系统运行特征,分析了CO2注入温度对热提取率和系统可持续性的影响。结果表明,5种方案的热量提取率在CO2-水驱替阶段变化区间为6.37～7.9MW,在液相流消失阶段变化区间为6.64～8.68MW。整个CO2-EGS系统运行期的平均地层热提取率为6.56～8.47MW,系统可持续时间10.58～11.49a,系统运行期温度下降速率为1.89～1.74℃/a。CO2的注入温度对深层地热能系统热量提取率影响显著,对系统的可持续性影响较小。为了获得最大的经济效益,应在CO2-EGS运行允许范围内减小CO2的注入温度。研究成果可以为CO2地质储存与资源化利用提供参考。