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二氧化碳提高原油采收率技术已经成为一项重要的采油技术。该技术不仅能满足油田开发的需求,还可以解决二氧化碳的埋存问题,特别是对于中国这种经济还不发达的发展中国家,二氧化碳驱油与埋存技术是实现中国能源可持续供应和气候减排的一个重要举措。 本文基于提高原油采收率和缓解能源供应紧张为背景,以二氧化碳节能减排和资源化利用国家基础研究项目为依托,从油藏渗流理论出发,重点研究二氧化碳在油藏动态驱油过程中混相状态表征、组分的时空变化规律及驱油主控因素。通过研究二氧化碳与原油混相条件表征方法,结合油藏数值模拟技术,建立多孔介质中多相多组分渗流数学模型,对二氧化碳-原油体系混相状态和二氧化碳驱油效率进行分析评价。课题研究是渗流理论及应用、油藏工程学、应用数学和计算机科学交叉学科,属于应用理论研究范畴。 通过对二氧化碳驱油过程中,体系混相状态的表征与主控因素研究,取得了以下几点结论与认识:①通过室内实验研究发现,随着注入气中二氧化碳含量的降低,最小混相压力升高,驱油效率降低;然而,原油中C2～C5组分含量的增加,会降低最小混相压力,更加有利于二氧化碳与原油混相;②通过对最小混相压力计算方法的对比分析,完善了混合单元网格求解最小混相压力方法,结果证明此方法计算精度高,结果可靠;③成功地将静态混相表征方法与动态数值模拟技术相结合,提出了一种准确、可靠的二氧化碳驱油动态混相判断技术;④结合混相表征方法,建立了多相多组分的动态混相驱油数学模型,应用有限差分和IMPES方法对偏微分方程进行数值离散,基于VC++6.0程序编译平台,设计编译了相应的计算器和数模程序;⑤通过二氧化碳在多孔介质中组分的时空变化规律研究,表明二氧化碳混相驱油是一个多级接触混相过程,即蒸发和凝析机理共同作用的过程;⑥全面地分析了储层物性、流体性质和注采条件等对二氧化碳驱油混相程度和驱油效率的影响。分析得出储层压力、原油组成以及二氧化碳纯度等是影响二氧化碳驱油效率和体系混相程度的主要因素。取得的这些结论与认识,为进一步的研究提供了理论基础,为今后二氧化碳混相驱油项目的现场实施和改善驱油效率技术政策制定提供一个科学依据。