低渗透油藏CO2驱过程中含水率变化规律

通过国内外多个油田水驱后实施CO2驱的矿场实例研究,发现注入CO2后很多油井存在含水率下降的现象;这种现象发生在CO2驱的整个开发阶段,包括注气初期阶段CO2未到达生产井、生产井见气阶段以及高气油比阶段。重点讨论了生产井见气前的开发规律,在该阶段油藏内以油水两相渗流为主,不受三相渗流作用的影响。通过现场动态反应并结合室内细管和长岩心实验,揭示了CO2与油、水2种介质的相互作用,得到了两个结论:第一是始于低含水阶段的CO2驱过程中气体穿越地层水驱替地层油到达生产井;第二是始于高含水阶段的CO2驱替规律在不同级别低渗透岩心中的差异非常明显:对于特低渗岩心,CO2突破前的采出程度占CO2驱总采出程度的73.27%,CO2突破后的采出程度占26.73%,对于一般低渗岩心,CO2突破前的采出程度仅占CO2驱总采出程度的16.72%,而CO2突破后的采出程度占到了CO2驱总采出程度的83.28%。     

松辽盆地南部HX井上白垩统青山口组黑色泥岩的矿物组成与自生微晶石英成因

泥质岩的矿物组成和成岩作用是制约其作为CO₂地质封存的盖层封闭能力和作为页岩气储层具易压裂性质的重要原因。通过地球化学分析、X-射线衍射分析和扫描电镜观测及能谱测定,确定了松辽盆地南部HX井上白垩统青山口组泥岩的矿物组成,识别出了蒙皂石转变伊利石反应过程中形成的亚微米级自生微晶石英。研究表明：HX井上白垩统青山口组泥岩的母岩岩石类型和风化效应一致,泥岩主要由黏土矿物、钠长石和石英组成,钾长石少量;黏土矿物以伊利石/蒙皂石混层为主,其次为绿泥石;脆性矿物（钠长石、石英和钾长石）的平均质量分数为44.43%,黏土矿物平均质量分数为54.26%。蒙皂石转变伊利石反应过程中形成的亚微米级微晶石英单晶呈自形－半自形粒状,集合体呈巢状,分布于伊利石/蒙皂石混层黏土矿物的微孔隙中。以伊利石/蒙皂石混层矿物为主、且存在一定量的自生微晶石英的泥岩盖层（例如HX井青山口组泥岩）将有助于注入CO₂的长期封存。HX井青山口组泥岩中的脆性矿物含量符合工业价值页岩气的储层标准,而黏土矿物含量则相差较多。     

盐水层温室气体地质埋存机理及潜力计算方法评价

针对盐水层CO2地质埋存评价要求,提出了盐水层CO2埋存机理以及埋存潜力计算方法。CO2在盐水层中的埋存机理包括水力圈闭、残余气圈闭、溶解埋存和矿物埋存等4种基本方式。水力圈闭是CO2向上运动到达致密隔层受到遮挡后,在地质体中聚集,形成CO2气相埋存;残余气圈闭是由于驱替和吸吮相渗滞后现象存在,部分CO2以残余气形式被圈闭;溶解埋存是CO2溶解在水中,与水中的钙、镁、铁等离子发生反应生成碳酸盐矿物,实现CO2圈闭;矿物埋存是CO2与储层岩石发生缓慢的化学反应,形成碳酸盐矿物或HCO3-实现CO2封存。各种埋存方式随埋存时间不同,发挥的作用不一样,埋存安全性级别各不相同。埋存潜力只由残余气圈闭和溶解圈闭两部分构成。在此基础上,提出了埋存潜力计算公式及参数确定方法。埋存机理及潜力计算方法的提出为盐水层目标区CO2地质埋存评价提供了方法基础。     

中高渗倾斜地层与水平地层中CO2地质封存的差异性对比

CO2地质封存是减少CO2向大气排放,缓解温室效应的有效手段之一。由于构造和成岩作用,倾斜地层在自然界中普遍存在,研究倾斜地层对CO2封存量及安全性的影响具有实际意义。依托新疆准噶尔盆地阜康凹陷某CO2地质封存示范工程,采用数值模拟方法,分析了中高渗CO2储层地层倾角变化对CO2地质封存过程的影响。结果表明:CO2注入将导致近井区域地层压力显著升高;中高渗倾斜地层与水平地层相比,在地层压力分布、CO2侧向运移距离、CO2注入速率和总封存量等方面均存在明显差异。相比于水平地层,由于地层倾角的存在,倾斜地层压力呈不对称分布,CO2侧向运移距离显著加大。倾斜地层中压力传递和消散过程与水平地层差异显著,受此影响,倾斜地层与水平地层CO2的总注入量差值随时间呈非单调性变化。在注入初期,倾斜地层CO2的总注入量小于水平地层,随着注入时间延长,倾斜地层CO2的总注入量逐渐接近并超过水平地层;注入20年后,相较于水平地层,倾斜地层倾角越大越有助于增加CO2的总注入量,这一研究结果与前人基于低渗倾斜地层的研究结论正好相反。地层倾角的存在会促进CO2向浅部运移,倾角越大,CO2向浅部含水层和大气泄露的风险越大。因此,在CO2地质封存场地选址中,应充分考虑倾斜地层对封存效率及安全性的影响。