摘要 油藏co2驱提高采收率及埋存技术是现阶段实现温室气体减排和应对世界环境问 题最经济有效的手段。目前我国部分稀油油藏己开展了co2驱的矿场试验并取得了初步 成功,但利用(:02驱提高采收率及埋存技术开发稠油油藏的研究较少,稠油油藏是否适 宜于采用co2驱提高采收率及埋存技术还缺乏深入研究。新疆准噶尔盆地稠油资源丰 富,具备稠油油藏co2驱提高采收率及埋存技术研究先行条件,因此开展新疆准噶尔盆 地稠油油藏co2驱开发及埋存技术可行性研宄具有重要的理论价值和战略意义。 本文在广泛调研国内外己有研究成果的基础上,基于实验研究,开展了稠油油藏注 co2驱适宜度评价的模糊综合评价模型、co2埋存潜力评估模型、co2驱室内实验评价、 注C02驱稠油PVT相态、典型油藏C02驱数值模拟及经济可行性研究,建立了一套较 完善的稠油油藏co2驱提高采收率及埋存技术评价体系。 通过本文的研究,所取得的主要成果如下: (1)基于模糊积分综合评价法,建立稠油油藏co2驱筛选标准,引入隶属度计算方 法,对稠油油藏注气效果的影响因素进行等级划分和权重计算,建立了适用于稠油油藏 进行注co2驱适宜度评价的模糊综合评价模型,对准噶尔盆地候选稠油油藏进行系统筛 选。 (2)基于C〇2在稠油油藏中驱油及埋存机理,分析了 C02埋存的主要影响因素及储 层类型,阐述了co2在油藏中的埋存优势及影响co2埋存的主要因素,建立了三种co2 埋存潜力评估模型:Ecofys评估模型、溶解体积模型、溶解体积修正模型,评估了九区 石炭系稠油油藏C02埋存潜力。三种模型均符合良好,并推荐溶解体积修正模型作为稠 油油藏的C〇2埋存潜力评估模型。 (3)通过油藏C02驱室内评价实验,完成地层原油体系PVT相态特征实验研究、地 层原油注co2膨胀实验研究、细管实验研究、地层原油注C02长岩心驱替实验研究,通 过系统实验方案设计及适宜度评价,建立了一套稠油油藏C02驱一体化室内实验评价方 法。 (4)基于对注C〇2过程稠油体系相态计算论证研究,对注C02过程稠油的PVT实验 数据进行了拟合,得到能真实反映实际地层流体相态特征的状态方程临界参数。在地层 流体高温高压物性和注气膨胀实验拟合的基础上,通过地层流体注co2细管实验模拟, 确定了地层流体注co2的混相能力。通过长岩心驱替实验模拟,建立了长岩心实验模型, 评价了室内实验模拟值和测试值的吻合度。 (5)基于筛选的典型油藏,建立了数值模拟模型并进行生产历史拟合。在历史拟合的 基础上,模拟研宄衰竭式开发、注气开发和注水开发效果,分析了典型油藏的注气构造 位置、单井注入量、注气时间、co2驱转注水时机、co2驱转注水量和压力保持程度等 注气幵发参数,基于分析结果给出了优化参数建议。 (6)利用建立好的数值模拟模型,对准噶尔盆地九区石炭系稠油油藏开发效果进行 了预测,依据预测的C02驱开发后油藏采出程度的增量及注气生产过程中C02埋存量, 结合经济评价分析验证了该典型稠油油藏开展co2驱提高采收率及埋存技术的可行性。 (7)系统的进行了稠油油藏C02驱筛选体系、C02驱油及埋存机理、室内实验、C02 驱稠油相态、数值模拟、开发效果预测及经济可行性研宄,建立了一套较完善的稠油油 藏C02驱提高采收率及埋存技术评价体系。 建立的稠油油藏C02驱提高采收率及埋存技术的综合评价体系,为我国稠油油藏提 高采收率及C02的埋存与利用提供了科学依据,具有重要理论和实际意义。 关键词:稠油油藏;(:02驱;提高采收率;埋存技术;模糊筛选;数值模拟 目录 第1章绪论 1 1.1研宄目的与意义 1 1,2国内外研究现状 3 1.2.1油藏C02驱油及埋存筛选方法研宄现状 3 1.2.2油藏C02驱提高采收率技术研究现状 5 1.2.3油藏C02埋存技术研究现状 11 1.3本文的研宄目标、研宄内容和技术路线 13 1.3.1研宄目标 13 1.3.2研宂内容 14 1.3.3技术路线 15 1.4本文完成的主要工作与创新点 15 1.4.1完成的主要工作 15 1.4.2主要创新点 16 第2章稠油油藏C02驱筛选体系研究 17 2.1稠油油藏C02驱筛选评价模型 17 2.1.1模糊积分综合评价法 17 2.1.2评价指标的权重计算方法 18 2.1.3评价指标的隶属度计算方法 19 2.1.4模糊综合积分结果计算方法 21 2.2准噶尔盆地稠油油藏C02驱适应度评价 22 2.2.1油藏筛选评价指标的制定 22 2.2.2油藏评价指标权重计算 26 2.2.3油藏评价指标隶属度计算 28 2.2.4油藏模糊综合评价 29 2.3本章小结 31 第3章稠油油藏C02驱油及埋存机理研究 32 3.1 C02气体性质 32 3.1.1 C02相态特征 32 3.1.2 C〇2密度 33 3.1.3 C02在原油中的溶解度 33 3.1.4 C〇2在水中的溶解度 35 3.2 C02驱提高原油釆收率机理 36 3.2.1降低原油黏度 36 3.2.2膨胀原油体积 36 3.2.3改善油水流度比 36 3.2.4降低油水界面张力 36 3.2.5溶解气驱机理 36 3.2.6酸化储层机理 36 3.2.7萃取机理 36 3.3 C02埋存机理研究 37 3.3.1 C02在油藏中埋存的储层类型 37 3.3.2 C02主要埋存机理 40 3.3.3 C02埋存机理与时间尺度关系 42 3.3.4 C02埋存机理与埋存类型关系 43 3.4 C02埋存潜力研宄 43 3.4.1影响C〇2埋存潜力的主要因素 43 3.4.2稠油油藏C02埋存潜力评估方法及结果 44 3.5本章小结 47 第4章稠油油藏C02驱室内评价实验研究 49 4.1地层原油体系PVT相态特征实验研宄 49 4.1.1实验仪器 49 4.1.2实验准备 51 4.1.3地层流体实验样品的配制 51 4.1.4地层流体相态特征实验 52 4.1.5结果分析 55 4.2地层原油注C02膨胀实验研究 55 4.2.1注C02对饱和原油性质的影响 56 4.2.2注C02对原油体积系数的影响 57 4.2.3注C02对溶解气油比的影响 57 4.2.4注C02对地层原油密度的影响 57 4.2.5注C02对饱和压力条件下原油体积膨胀系数的影响 58 4.2.6结果分析 58 4.3细管实验研究 59 4.3.1细管准备 59 4.3.2实验样品准备 60 4.3.3实验过程 61 4.3.4实验条件 61 4.3.5细管实验测试结果及分析 61 II 4.4地层原油注C02长岩心驱替实验研宄 64 4.4.1实验设备及流程 64 4.4.2岩心准备和排序 66 4.4.3长岩心驱替实验设计 67 4.4.4实验数据及结果分析 68 4.4.5结果分析 72 4.5本章小结 72 第5章稠油油藏C02驱相态研究 73 5.1注C〇2过程稠油体系相态平衡计算原理 73 5.1.1多相平衡计算模型 73 5.1.2多相流体状态方程 74 5.1.3原油组分的特征化 75 5.2注C02过程稠油PVT相态拟合 77 5.2.1原始地层流体组成 77 5.2.2拟组分划分 78 5.2.3饱和压力和单次闪蒸实验数据拟合 78 5.2.4等组成膨胀实验数据拟合 79 5.2.5注气膨胀实验拟合 79 5.2.6拟组分临界参数场 80 5.3地层流体注C02驱室内实验模拟 81 5.3.1细管实验模拟 81 5.3.2长岩心驱替实验模拟 82 5.4本章小结 85 第6章稠油油藏C02驱数值模拟研究 86 6.1九区石炭系稠油油藏地质概况 86 6.2九区石炭系稠油油藏地质模型的建立 103 6.3九区石炭系稠油油藏生产历史拟合 104 6.4九区石炭系稠油油藏C02驱数值模拟及开发参数优化 105 6.4.1油藏衰竭式开发模拟 105 6.4.2油藏(:02驱开发模拟及参数优化 106 6.5本章小结 116 第7章稠油油藏C02驱开发及埋存可行性研究 117 7.1九区石炭系稠油油藏幵发效果预测 117 7.2九区石炭系稠油油藏经济可行性评价 118 7.2.1费用预算 118 in 7.2.2经济评价 118 7.3本章小结 122 第8章结论与建议 123 Stm 125 参考文献 126