摘要
针对CO2捕集、利用与封存（CCUS）问题，将CO2注入油藏驱油，提高原油采收率的同时封存CO2，是一种绿色经济高效的生产模式。本研究建立了油藏开采三维三相多组分数值模型，研究了开采和封存效果。结果表明，CO2能够有效降低原油粘度，大幅度提升产油速率和累积产油量。另外，开采结束时，有大量CO2封存至储层。由此可见，注入CO2的开采手段具有广阔的前景。本文的研究进一步提高了对CCUS的认识，为实现中国的碳达峰、碳中和战略目标具有重要意义。
二氧化碳捕集、利用与封存（简称CCUS
对于世界范围内CO2驱油的研究可追溯到1958年，Shell公司率先在美国二叠纪盆地开展了CO2驱油先导试验，证明了CO2驱油的可行
我国CO2驱油技术研究开始于20世纪60年代，由于初期气源缺乏、气窜严重和管线腐蚀等问题，CO2驱油应用一直处于先导试验阶
综上所述，CO2驱油广泛应用，并且有大量现场生产试验，但是研究主要集中于实验室尺度和矿场尺度的试验。本文拟建立三维三相多组分数值模型，研究CO2驱油过程中储层物性空间分布规律和封存结果。
本文中的数值模拟研究采用CMG-GEM数值模拟软件。CMG-GEM能够模拟多组分多相流，且能够准确分析多组分的混合的问题，因此适合研究CO2的驱油与封存过程。另外，经过前人研究，该软件模拟得到了有效的验
根据西部某油田的组分特征，本研究采用的原油各个组分比例如
| 组分名称 | 质量分数/% | 组分名称 | 质量分数/% | |
|---|---|---|---|---|
| N2 | 0.301 | CO2 | 0.453 | |
| C1 | 24.4 | C16 | 1.937 | |
| C2 | 2.257 | C17 | 2.127 | |
| C3 | 3.113 | C18 | 2.224 | |
| C4 | 2.951 | C19 | 2.245 | |
| C5 | 3.757 | C20 | 1.495 | |
| C6 | 6.941 | C21 | 1.365 | |
| C7 | 4.287 | C22 | 1.187 | |
| C8 | 6.248 | C23 | 1.011 | |
| C9 | 6.499 | C24 | 0.748 | |
| C10 | 6.072 | C25 | 0.484 | |
| C11 | 5.169 | C26 | 0.291 | |
| C12 | 3.066 | C27 | 0.21 | |
| C13 | 2.996 | C28 | 0.087 | |
| C14 | 2.872 | C29 | 0.021 | |
| C15 | 3.152 | C30+ | 0.034 |
应用CMG-WINPROP将原油中30多种组分整合为7种，分别为N2、CO2、CH4、C2-C4、C5-C12、C13-C20、C21-C30。组分之间可以相互溶解。
本研究中，建立了一个3D笛卡尔储层模型（见
图1 地质模型
| 参数 | 取值 | 参数 | 取值 |
|---|---|---|---|
| 储层压力/MPa | 42.38 | 储层温度/°C | 126 |
| 储层深度/m | 3000 |
渗透率/ |
2.65×1 |
| 孔隙度 | 0.108 | 初始水饱和度 | 0.6 |
| 初始含油饱和度 | 0.4 | 初始含气饱和度 | 0 |
|
孔隙压缩系数/MP |
1 |
岩石密度/ (kg· | 3000 |
图2 不同时间储层中部压力平面分布特征（单位：MPa）
图3 不同时间储层油饱和度平面分布特征
图4 不同注入方式的产油速率和累积产油量随时间变化曲线
图5 注气量与累积封存量随时间变化曲线
图6 封存率随时间变化曲线
本研究根据西部某油田的原油组分特征和地质特征，建立三维三相8组分数值模型，研究了注入CO2的开采过程，得到如下几个结论：
（1）注入CO2压力传播效果较好，储层压力上升较快，有利于原油开采。
（2）注入CO2能够大幅度提升产油速率和累积产油量。
（3）注入CO2能够有效封存CO2，但超过400 d时，封存效果大幅下降，此时应考虑停止注入CO2。
由此可见，注入CO2的开采手段具有广阔的前景，本文的研究进一步提高了对CCUS的认识，对实现中国的碳达峰、碳中和战略目标具有重要意义。
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