毕业论文二氧化碳埋存中的石油工程技术

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： 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,原油粘度又比拟高,上升很快,水驱采收率比拟低,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,开展提高采收率技术已成为我国陆上石油工业继续开展的一项迫切战略任务。同时随着人类社会的不断开展和进步，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。然而，在中短期内，没有其它适宜的大规模能源能够替代烃类能源，一种可行的方法是将CO2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。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根本条件与控制方法；油藏条件下CO2水的混

2、合物形成的碳酸与油层岩石的反响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响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，高效平安的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正确途径之一。关键词：CO2 混相 、 石油工程、 提高采收率、 开展前景. z.-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提高采收率的根本理论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2.3CO2的混相驱替研究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2.4CO2的非混相驱替研究2.4.1 CO2非混相驱的机理3CO2地下储存的可行性- -4 CO2埋存在石油工程中的开展前景 - -5结论参考文献. z.

3、-1 绪论1.1 论文研究的目的和意义随着人类社会的不断开展和进步，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，没有其它适宜的大规模能源能够替代烃类能源，一种可行的方法是将CO2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说明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，探索和开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CO2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CO2排放总量将到达创纪录的300.6亿吨，其中44%来自于煤炭和石油燃烧；与此同时，为防止全球变暖造成灾难性后果，本世纪内全球须减排CO2的量将到达几千亿到几万亿吨，而现有的减排技术暂时还难以

4、到达减排目标。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 dio*ide Capture andStorage, CCS，以期实现温室气体的大幅减排。由于CCS与现有能源系统根底构造一致，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纳入清洁开展机制CDM；美国、加拿大、欧盟等已将CCS作为未来能源战略和碳减排战略的重要组成局部，制定了相应的技术研究规划并开展了相应的研发和工程示范。我国尽管新能源开展势头良好，但一次能源以煤炭为主，二次能源以煤电为主的根本能源构造短期内难有根本性转变。随着我国经济高速开展，对能源特别是化石燃料的需求迅猛增长，我国已经成为CO2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年后承当具体减排义务，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CO2地质封存潜力，许多学者认为CCS在我国的开展前景十分广阔，政府也对CCS工程给

5、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的各个实施方案进展系统、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历和技术成果，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展了系统研究。首先，全面总结了CCS评价研究的国内外研究现状与开展趋势，运用SWOT分析方法，对我国大规模开展CCS的优势、劣势、机遇和潜在障碍进展分析和阐述，对CCS在我国的应用前景进展总结；然后，结合我国实际情况和CCS相关技术成熟度构建了我国CCS大规模实施的早期方案，运用系统动力学的根本原理和方法对CCS链进展建模，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

6、；最后，依据仿真及评价结果，提出我国安康开展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缺乏，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系统产生的CO2二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响机制，为实现各CCS链的系统科学评价打下了根底。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展了改良，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。. z.-2 注CO2提高采收率的根本理论2.1 注CO2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，减少剩余油饱和度，从而提高原油采收率，增加

7、原油产量。 CO2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。假设随后底层注水，还可使油藏中的剩余油量减少。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到达一定的驱油效率。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响，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外表张力，从而提高驱油效率。CO2可促使原油中的轻质烃类C2C3被抽提出来，从而使剩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，实际上可以到达很好的驱油目的。 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

8、技术已经成熟，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历，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展生产的油气井；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展测试，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、取样位置等进展综合分析才能确定，最后选择有代表性的流体样品来进展评价。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合都没有流体间的相界面形成，所有的混合物都保持单一均质相时，则称这些流体是混相的。反之，假设有流体相存在，则认为这些流体是不混相的。混相驱替(Miscible displacement)是提高石油采收率的重要方法之一，它的根本机理是驱替剂(注入的混相气体)和被驱剂(地层原油)在油藏条件下形成混相，消除界面，使多孔介质中的毛细管力降至零，从而降低因毛细管效应产生毛细管滞留所圈闭的石油，原则上可以使微观驱油效率到达百分之百.温室气体二氧化碳的大量排放给全球气候和环境带来的巨大影响已经引起了全世界的广泛关注。实现二氧化碳的深度减排是人类可持续开展的必由之路。

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