毕业论文(二氧化碳埋存中的石油工程技术).doc

1、中国石油大学远程教育学院专科毕业论文设计题 目： 二氧化碳埋存中的石油工程技术班 级： 12 级（春季）石油工程姓 名： 张 军 指导教师： 王 华 摘 要提高采收率( EOR 或IOR) 研究是油气田开发永恒的主题之一。近几年由于油价高涨,化学驱应用效益下降,而注气驱应用范围则连续增加，技术不断提高。中国油田的储层属陆相沉积,非均质严重,原油粘度又比较高,上升很快,水驱采收率比较低,约33%。近期发现的石油储量又多属低渗透及高粘度等难采储量,发展提高采收率技术已成为我国陆上石油工业继续发展的一项迫切战略任务。同时随着人类社会的不断发展和进步，由于温室气体大量排放而引起的全球气候变暖问题日趋严

2、峻。然而，在中短期内，没有其它合适的大规模能源能够替代烃类能源，一种可行的方法是将CO 2隔离在地下，如注入气藏中，应用CO2提高采收率是埋存CO 2的重要途径。CO2驱油过程中的物理化学与渗流力学原理。研究CO2在油藏中的相态理论、CO2驱油过程中的界面化学、CO2和混合气体驱油过程中的化学物理化学力学耦合问题及综合效应、CO2和复杂混合体系在油藏中的渗流规律；混相驱与拟混相驱的基本条件与控制方法；油藏条件下CO2水的混合物形成的碳酸与油层岩石的反应及其对储层渗透率的影响机理与规律；注入气体中的氧、硫等与原油的化学反应和生物作用对油藏物性及驱油效果的影响机理与规律。 提高原油采收率所需要的二

3、氧化碳通常不可能就地解决，需要用长距离管线输送。与输送天然气的管线相比，输运二氧化碳的管线更容易破裂。因此，高效安全的CO2长距离储运技术是研究是非常重要的。从技术原理和目前的研究进展可以预测，注CO2提高原油采收率是实现温室气体资源化利用与地下储存的最佳途径之一。关键词：CO 2 混相 、 石油工程、 提高采收率、 发展前景目 录1 绪论.1.1 论文研究的目的和意义 .1.2 注 CO2气体开发的适应性 .2 注 CO2提高采收率的基本理论 .2.1 注 CO2提高采收率的机理 .2.2 流体相态的研究 .2.2.1 油气藏流体相态常规分析 .2.2.2 油气藏流体取样 .2.3 CO2的

4、混相驱替研究 .2.3.1 注气提高采收率的机理 .2.3.2 一次接触混相过程 .2.3.3 多级接触混相驱替过程 .2.4 CO2的非混相驱替研究 .2.4.1 CO2非混相驱的机理 .3 CO2地下储存的可行性 - -4 CO2埋存在石油工程中的发展前景 - -5 结论.参考文献.1 绪论1.1 论文研究的目的和意义随着人类社会的不断发展和进步，由于温室气体大量排放而引起的全球气候变暖问题日趋严峻,必须采取积极有效的措施。减少 CO2的排放量，控制空气中 CO2的含量已经成为保护人类生存环境的重要方面。然而，在中短期内，没有其它合适的大规模能源能够替代烃类能源，一种可行的方法是将 CO2

5、隔离在地下，如注入气藏中，应用 CO2提高采收率是埋存 CO2的重要途径。用 CO2作为油藏提高采收率的驱油剂己研究多年，室内和现场试验都曾表明 CO2是一种有效的驱油剂。但注 CO2非混相驱在解决低渗透油藏开发方面是否可行还有待于进一步研究。因此，探索和发展与现场相适应的各种注气驱提高剩余油采收率的机理和应用技术具有重要的现实意义。随着各种极端气候现象在世界各地频频出现，由CO 2等温室气体造成的全球气候变化的威胁与日俱增，共同推进温室气体减排已成为全球性共识。然而据国际能源署（IEA）预测，2010年全球CO 2排放总量将达到创纪录的300.6亿吨，其中44%来自于煤炭和石油燃烧；与此同时

6、，为防止全球变暖造成灾难性后果，本世纪内全球须减排CO 2的量将达到几千亿到几万亿吨，而现有的减排技术暂时还难以达到减排目标。面对艰巨的减排任务，政府间气候变化专门委员会（IPCC）于2005年特别推荐了碳捕捉与封存技术（Carbon dioxide Capture andStorage, CCS） ，以期实现温室气体的大幅减排。由于CCS与现有能源系统基础构造一致，受资源条件限制较小，一经提出便受到工业化国家的广泛关注与重视：2007年世界自然基金会（WWF）明确将CCS作为应对全球气候变化的六种途径之一；2010年的坎昆全球气候大会将CCS纳入清洁发展机制（CDM） ；美国、加拿大、欧盟等

7、已将CCS作为未来能源战略和碳减排战略的重要组成部分，制定了相应的技术研究规划并开展了相应的研发和项目示范。我国尽管新能源发展势头良好，但一次能源以煤炭为主，二次能源以煤电为主的基本能源结构短期内难有根本性转变。随着我国经济高速发展，对能源特别是化石燃料的需求迅猛增长，我国已经成为CO 2排放大国。可以预见，随着中国成为全球第二大经济体，减排压力日趋增大，极有可能在2013年后承担具体减排义务，减排形势日趋严峻。由于我国拥有丰富的煤炭资源和巨大的CO 2地质封存潜力，许多学者认为CCS在我国的发展前景十分广阔，政府也对CCS项目给予了高度重视和支持。然而，CCS毕竟发还处于前期研发阶段，其大规

8、模实施还存有较大争议。因此，如何从我国实际国情出发，构建合理的CCS早期实施方案，并运用科学的方法对CCS的各个实施方案进行系统、准确的评价，为我国“后京都时代”减排战略的选择提供科学的决策依据，这将具有十分重要的理论和现实意义。本文学习、借鉴国内外的相关研究经验和技术成果，综合矿产普查、能源经济、石油工程、环境工程等多学科的理论和方法，对CCS的早期实施方案构建及评价进行了系统研究。首先，全面总结了CCS评价研究的国内外研究现状与发展趋势，运用SWOT分析方法，对我国大规模发展CCS的优势、劣势、机遇和潜在障碍进行分析和阐述，对CCS在我国的应用前景进行总结；然后，结合我国实际情况和CCS相

9、关技术成熟度构建了我国CCS大规模实施的早期方案，运用系统动力学的基本原理和方法对CCS链进行建模，构建了CCS链运行的系统动力学模型，并通过计算机仿真研究了各条CCS链的运行状况和主要指标参数；再次，构建了动态MAUT优选模型和CVaR投资组合模型，从单个方案排序和多方案投资组合优化的角度挑选出了我们应该优先考虑的实施方案和实施方案组合；最后，依据仿真及评价结果，提出我国健康发展CCS的对策建议。论文取得的进步是：（1）从技术成熟度和我国实际情况出发，深入剖析CCS各环节备选技术的优势和不足，构建了最有可能成为中国CCS大规模实施的早期方案。 （2）以生命周期评价思想为指导，充分考虑CCS系

10、统产生的CO 2二次排放和能源消耗等问题，构建了CCS链运行的系统动力学模型，理清了CSS系统要素之间的相互影响关系和反馈机制，为实现各CCS链的系统科学评价打下了基础。 （3）考虑到决策者的偏好和权重对排序结果的影响，构建了基于动态MAUT的CCS实施方案优选模型，帮助决策者系统、动态的科学决策。 （4）考虑到不确定性因素对CCS投资组合的影响和各方案间的相互联系，构建了基于CVaR的CCS投资组合模型，对传统的“方差均值”模型进行了改进，有助于决策者更好地了解投资组合的潜在风险，实现整体投资的风险收益均衡，从而实现稳定的减排效果和经济收益。2 注CO 2提高采收率的基本理论2.1 注CO

11、2提高采收率的机理将 CO2作为油藏提高采收率的驱油剂已研究多年，在油田开发后期，注入 CO2，能使原油膨胀，降低原油粘度，减少残余油饱和度，从而提高原油采收率，增加原油产量。 CO 2能够提高原油采收率的原因有： CO2溶于原油能使原油体积膨胀，从而促使充满油的空隙体积也增大，这为油在空隙介质中提供了条件。若随后底层注水，还可使油藏中的残余油量减少。 CO2溶于原油可使原油粘度降低，促使原油流动性提高，其结果是用少量的驱油剂就可达到一定的驱油效率。 CO2溶于原油能使毛细管的吸渗作用得到改善，从而使油层扫油范围扩大，使水、油的流动性保持平衡。 CO2溶于水使水的粘度有所增加，当注入粘度较高的

12、水时，由于水的流动性降低，从而使水油粘度比例随着油的流动性增大而减少。 CO2水溶液能与岩石的碳酸岩成分发生反应，并使其溶解，从而提高储集层的渗透率性能，使注入井的吸收能力增强。 CO2溶于水可降低油水界面的表面张力，从而提高驱油效率。 CO2可促使原油中的轻质烃类（C 2C3）被抽提出来，从而使残余油饱和度明显降低。在不同原油的成分、温度和压力条件下，二氧化碳具有无限制地与原油混相的能力，实际上可以达到很好的驱油目的。 CO2在油水中的扩散系数较高，其扩散作用可使二氧化碳本身重新分配并使相系统平衡状态稳定。2.2 流体相态的研究2.2.1 油气藏流体相态常规分析常规流体相态分析技术已经成熟，

13、并在全世界得到广泛应用。天然气和原油组成分析是为确定地层流体的井流物组成而设定的，当然还有一些如密度和其它常压下的分析内容未列出。表中列出了在相关的测试标准中主要烃类油气藏流体，即原油、挥发油、凝析干气四大类型的详细的取样方法、测试规程等。2.2.2 油气藏流体取样流体相态分析的对象是流体，取得有代表性的流体是最关键的一步。目前已有取样的分析标准。根据前人多年研究和分析的经验，对一些特殊流体在取样上还应注意一些因素，以保证流体取样的代表性。样井的选择（1）可把井底压力调整到高于预计的原始泡（露）点压力一下进行生产的油气井；（2）不产水或产水率不超过5%的油气井；（3）气油比及地面原油相对密度在

14、周围井中有代表性的油气井；（4）采油气指数在周围井中相对较高的井；（5）油气流稳定、没有间歇现象的油气井；（6）井口量油测气设备齐全可靠，符合要求的油气井；（7）水泥封固井段层间物串槽的油气井；（8）最好为自喷井。流体取样的代表性流体取样代表性评价是实验前后的认定过程。一般来讲，一个油气藏会取很多的样品进行测试，关于流体特征的纵向及横向分布，流体性质的矛盾及一致性等均应当详细分析，应结合取样样品操作规程、分析数据、生产动态、取样位置等进行综合分析才能确定，最后选择有代表性的流体样品来进行评价。对取样来讲，一下几点值得考虑：（1） 饱和油气藏无法取得有代表性的原始样品；（2） 对原油来讲，井下取样井底流压比该处温度下泡点压力高，并不等于就是合格的；（3） 饱和压力越低，则更可能取得有代表性的流体。2.3 CO2的混相驱替研究2.3.1 注气提高采收率的机理混相(Miscible)的定义是:当两种或更多种流体按任何比例混