论文部分内容阅读
目前,将温室气体CO2注入枯竭气藏中进行埋存并提高采收率是世界研究的热点之一。由于气藏地质结构体的储气性和圈闭封盖的完整性已经在长期天然气开发阶段得到充分的验证,CO2提高天然气采收率配套的碳封存技术在国外得到青睐。而我国已经在吉林油田开展了C02注入油藏的现场实验并取得了较好的经济效益和社会效益,但C02注入气藏的相关研究不多。而我国存在大量处于废弃边缘的气藏或者低效气藏,天然气藏作为潜在的CO2地下埋存靶场具有客观的埋存潜力。本文通过室内物理模拟实验和数值模拟相结合的方法,研究将CO2注入枯竭气藏实施提高采收率及埋存过程中不同因素对CO2驱气效率及埋存效率的影响,以及不同封存机制下的埋存量。论文取得的主要研究成果及认识如下：(1)室内长岩心驱替实验结果表明：驱替速度越小,CO2突破时间越早,CH4最终采收率越小；岩心渗透率越低,注入相同PV数CO2时突破时间越早,最终CH4采收率越低；重力分异作用使高注低采时,C02突破更早,CH4采收率更低；束缚水的存在使CO2突破时间延迟,最终CH4采收率和埋存率均比干岩心更高。(2)扩散系数实验结果表明：地层岩石孔渗物性越好,孔径越大,越有利于C02在多孔介质中的扩散；温度越高,分子热运动加剧,CO2扩散加快；随着注气平衡压力的增大,CO2扩散系数呈幂指数递减；利用重力分异作用可使下部CO2垂向扩散减弱。(3)对C02的Z因子计算可知：CO2的Z因子呈现出偏离理想气体的弯曲特征,在临界点右侧形成超临界区,表现出类气体和类液体性质。(4)CO2和CH4的密度随着温度的增加而减小,随着压力增加而增加；对CO2来说,当压力小于C02临界压力7.3MPa时,温度对其黏度的影响非常小,可忽略不计,但当压力超过7.3MPa后,C02黏度随温度的增加而减小；对于CH4,当压力小于15MPa时,黏度随温度增加而增加,压力大于15MPa时,黏度随温度增加而减小(5)一维长岩心模拟研究表明：当温度接近CO2临界温度,压力为11MPa左右时,C02/CH4的密度比和黏度比最大。因此当气藏的温度压力接近该温度压力时,超临界C02驱气及埋存效率越高；注入气纯度越大,突破时CH4采收率越大,地层埋存的C02体积越大,埋存率越高；而杂质含量越高,扩散越强会增加气体之间的混合,使得过渡带略有增加。(6)二维剖面模型模拟研究表明：相对于正韵律地层和复合韵律地层,反韵律剖面地层中生产井CO2突破时间最晚,累积CH4采收率最大,埋存后期平均地层压力上升最小,CO2埋存潜力最大。(7)利用组分模型模拟底水气藏废弃时注CO2提高采收率及埋存方案设计,模拟结果表明：CO2提高CH4采收率5.8%；不同埋存机制中,CO2超临界埋存占比83.78%,CO2溶解埋存占比12.67%,CO2束缚埋存量最少,仅占3.85%,但随埋存时间的增加,部分CO2超临界埋存向束缚埋存转化。