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超临界二氧化碳(scCO2)驱油作为石油化工领域中的新兴技术,具有较强的潜在技术优势,正日益受到国内外研究学者的重视,对此人们做出了大量探索性工作,为缓解石油资源短缺危机带来新的曙光。然而,在CO2驱替原油过程中CO2与油藏各组分间的作用机理复杂,限制了驱油理论及应用研究工作的不断深入。本文以CO2为主要研究对象,采用分子动力学模拟方法,构建CO2/原油组分/二氧化硅表面等多种模型,针对驱替过程中出现的CO2对原油的溶解及剥离现象,研究CO2对不同原油组分溶解剥离的差异规律,对CO2选择性剥离原油的机理与规律展开深入研究。首先,对不同温度下CO2剥离烷烃模拟结果的分析表明,CO2剥离原油存在最佳温度范围,并着重分析了303 K、343 K及383 K温度下的体系。303 K时CO2对膜的剥离方式以整体剥离为主,343 K时以逐层溶解为主,当温度升高至383 K时,有大量烷烃吸附残留在岩石表面。特别在343 K时原油剥离效率最高,并以最短的时间达到体系平衡。CO2对原油流动性的影响是不可忽视的,通过对弯曲度及扩散系数的分析,表明处于343 K下的体系具有更高的降粘效果。基于以上分析,我们利用CO2对混相油膜的剥离行为进行了MD模拟,探究了CO2的选择性溶解剥离行为对油藏润湿性影响的现象机制。CO2渗透扩散性强是原油溶胀的直接原因,油膜中CO2分子孔道的形成在CO2扩散过程中起到了关键作用。CO2与原油各组分间的相互作用差异是CO2分子选择性差异的主要原因。由于CO2的扩散溶解,使得油膜平衡结构破坏,CO2的选择性使得非极性组分溶解,同时使得极性组分暴露并吸附于表面,导致油藏表面性质由疏水性向亲水性的转变。对于含多组分的油膜体系而言,如含沥青质、树脂及烷烃组分,含多组分的油膜体系在不同温度下呈现出不同的吸附形态。当CO2注入后,CO2迅速进入油膜并均匀分布到含烷烃区域中,紧密排布在树脂外侧形成分子壳层。组分间的相互作用能的变化以及竞争吸附行为,是导致CO2破坏油膜原有结构的主要驱动因素。沥青质沉积主要分为两个部分,一是位于油膜体相处,沥青质二聚体在体相中聚并,而是在岩石表面附近,以向表面吸附为主要形式,该方式更为迅速。最终沉积是以位于表面或表面附近的沉积沥青质颗粒为诱发点,使体相中沥青质组分诱导沉淀。