CO2泡沫驱体系筛选与评价

吉林油田CO₂驱油藏物性差,渗透率差异较大,裂缝相对发育,注入CO₂过程中出现气窜,严重影响气驱效果。为此开展CO₂泡沫体系研究,扩大气驱波及体积,提高气驱开发效果。室内建立泡沫体系的性能评价手段,优选一种由阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂复配而成的CYL泡沫体系,确定现场CYL泡沫体系的最佳加量为0.3%、气液比1:1。物模试验结果表明：裂缝性低渗透岩心中CO₂泡沫驱采收率最高53.67%,CO₂气驱采收率次之（35.74%）,水驱采收率最低（23.42%）。CO₂泡沫驱的效果明显好于水驱、CO₂驱,现场开展CO₂泡沫驱试验,注气压力由措施前的6.0 MPa上升到措施后的8.1 MPa,井组日产油由措施前的7.7 m³增至措施后的10.8 m³,措施效果明显,有效提高气驱开发效果。     

CO2响应型清洁压裂液性能及其转变机理分析*

为改善水力压裂返排液对储层的伤害和环境的污染,以硬脂酸与N,N-二甲氨基丙胺为原料、氟化钠为催 化剂,通过双分子亲核取代反应制备了具有CO₂响应的表面活性剂（EA）。将其与反离子水杨酸钠复配制备具有 CO₂响应增黏的水溶液体系,可作为清洁压裂液体系实现循环利用。利用流变仪研究了EA水溶液及其与反离 子复配体系的CO₂响应性和循环可逆性,利用电子显微镜和分子动力学模拟从介观和微观层面揭示其响应及可逆 转变机理。结果表明,EA水溶液及复配体系均具有良好的CO₂和pH响应增黏特性,通入N₂或高温可实现体系降 黏。该溶液体系的CO₂响应增黏率高、响应速度快、黏弹性模量高,可以实现多次可逆转变。分子动力学模拟及冷 冻电镜揭示了溶液体系中蠕虫状聚集体的形成及转变机理,为实现清洁压裂液循环利用提供理论基础。     

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在获取大量地质地化资料的基础上，重点对CO₂成因及运聚成藏的主要控制因素进行了深入的剖析与探讨。研究表明，莺歌海盆地壳源型及壳幔混合型CO₂形成及富集成藏，主要受控于泥底辟热流体晚期分层分块多期的局部上侵活动与沉积巨厚的上新统—中新统海相含钙砂泥岩的物理化学综合作用，且其运聚分布规律亦具多期和分层分区的特点；琼东南盆地东部及珠江口盆地火山幔源型成因CO₂则主要受控于幔源型火山活动与沟通深部气源的基底深大断裂的发育展布程度,其运聚富集规律与幔源型火山活动及深大断裂的发育展布密切相关，CO₂气源主要来自地壳深部幔源火山活动所伴生的大量CO₂。因此,根据壳源型岩化成因CO₂与火山幔源型成因CO₂不同成因及成藏条件，可以追踪其气源,分析和预测天然气尤其是CO₂运聚分布规律,为天然气勘探部署及决策提供依据，减少和降低勘探风险。     

氨基碳点/聚酰亚胺混合基质膜的制备及CO2分离性能研究

将水热合成法制备的氨基碳点与聚酰亚胺复合得到混合基质膜。通过SEM、FT-IR、XRD和DSC考查了氨基碳点掺杂质量分数对混合基质膜形貌和结构的影响。氨基碳点表面的氨基可以提供碱性环境,同时增加了膜内的自由体积,促进CO₂传递。当氨基碳点掺杂质量分数为0.3%时,混合基质膜的CO₂分离性能最佳,其CO₂、CH₄、N₂渗透通量分别为85.87 barrer、1.69 barrer、2.62 barrer,CO₂/CH₄、CO₂/N₂选择性分别为50.81和32.77。      

CO2与吉木萨尔储层岩石相互作用实验研究

CO₂前置蓄能压裂焖井期间,CO₂持续与储层岩石发生作用。为探索CO₂对吉木萨尔页岩作用效果及变化规律,明确提高采收率机理,分别对浸泡前后的吉木萨尔页岩进行渗透率测试实验、X射线衍射实验和扫描电镜实验,在分析渗透率宏观变化规律的基础上,对矿物组成、微观表面形态和孔喉结构变化规律进行解释。实验结果表明:使用CO₂水溶液对吉木萨尔页岩长期浸泡后,其渗透率增大,浸泡7天增大约65%,浸泡14天增大约1.4倍;CO₂水溶液对碳酸盐岩矿物有明显的溶蚀作用,在地层条件下使用CO₂水溶液对岩样碎块浸泡5天后,碳酸盐岩溶蚀率可达到45.2%;从微观表面溶蚀情况来看,经CO₂水溶液浸泡后,原有孔隙被溶蚀扩大或出现新的孔隙,从而提高了渗透率。现场试验结果表明,通过增加裂缝复杂度、增加焖井时间和使用“CO₂₊水基压裂液”复合压裂的方法对增强碳酸盐岩矿物溶蚀及提高地层渗透率有显著影响。      

二氧化碳对稠油中沥青质分子聚集行为的影响

沥青质的聚沉行为对稠油黏度的影响显著,研究CO₂对稠油中沥青质的聚集行为可以进一步解析CO₂在驱 替过程中的作用机理。在不同CO₂压力及条件下,对稠油以及添加了CO₂增溶剂（苯或乙醇）的稠油进行CO₂溶 解实验,分离四组分后得到了经CO₂处理后的沥青质。通过X-射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等 对不同实验条件下提取的沥青质聚集体的层间距、表面形貌以及微观结构进行表征,分析了CO₂对稠油中沥青 质聚集行为的影响机理。结果表明,CO₂在稠油中溶解使沥青质聚集堆叠的层间距增大,沥青质分子的聚集行为 减缓;增溶剂增加了CO₂在稠油中的浓度,并发挥协同作用,进一步降低沥青质分子在稠油中的聚集概率,减缓 沥青质的聚集速率,降低其与胶质分子的作用,从而起到降低稠油黏度的作用。     

金属有机框架膜材料用于CO2分离过程的研究进展

金属有机框架材料(MOFs)具有孔隙率高、比表面积大、孔道可调节、结构多样等特点,将其添加到高分子膜中,可显著提升膜材料对CO₂的透过性和选择性。综述了近年来MOF膜材料用于CO₂分离过程的研究进展:①介绍了MOF膜材料的CO₂分离机理和合成工艺;②总结了几种主要的MOF膜材料在CO₂分离过程中的应用研究进展;③提出了MOF膜材料在CO₂分离领域的发展方向。      

X油藏注气混相驱可行性实验研究

针对X底水油藏油井注水后综合含水上升过快的问题,利用HB70/300型高压物性分析仪开展了该区块原油相态特征实验、注气相态特征实验,并运用细管法开展了注CO₂最小混相压力实验。对比分析了CO₂和N₂两种性质气体注入前后原油的相态特征变化,确定了该区块原油注CO₂最小混相压力,为X油藏注气提高采收率可行性提出依据。实验结果表明,X油藏原始地层压力为46.01 MPa,原油饱和压力为11.06 MPa,注N₂后饱和压力上升迅速,在原始地层条件下难以实现混相,表现出典型的非混相特征;注CO₂后饱和压力上升较平缓,细管法测得的最小混相压力为28.03 MPa,说明利用CO₂可实现CO₂的混相驱替,而且最终的驱替效果比较理想。说明该油藏可开展注CO₂混相驱,为进一步的开发方案调整提供了依据和合理的建议。      

自愈合材料在油气钻采领域中的研究现状

为了提高对应用CO₂开发页岩油藏机理和规律的认识,系统论述了CO₂在页岩油藏中的提高采收率机理,包括CO₂对页岩油的快速增能、降黏、解堵、萃取和储层改造等机理;详述了CO₂开发页岩油的技术特点和储层动用特征。随着CO₂在页岩油藏注入量的增加,CO₂与页岩油混合的p-T相图两相包络线区域变大,临界点上移,增加了页岩油藏的溶解气驱能量。由于页岩油藏中裂缝充分发育,CO₂驱表现出严重的气窜,而CO₂吞吐更适用于开发页岩油藏。吞吐提高页岩油采收率的本质是CO₂向页岩基质中的强扩散、传质和补能作用,且有裂缝存在的油藏进行CO₂混相吞吐效果好于无裂缝油藏的非混相吞吐。CO₂开发页岩油时主要动用页岩油藏内0.008 μm以上孔隙内的油,且大孔隙内的油先被动用。提高CO₂对页岩储层的动用孔隙下限的方法为提高注入压力或增加有效吞吐周期,从而增强CO₂在油藏中的扩散和传质性。     

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论文探讨了文33块天然气中CO₂气及有机气体的成因。文33-204井CO₂含量高近80%、碳同位素值重δ13C_CO2为－9.0‰，CO₂同位素指示介于有机成因与无机成因之间，与同区块高部位CO₂含量低的其他井天然气同位素差别大，伴生的烃类气体组分与碳同位素表现为油型湿气特征。综合研究认为，文33块含二氧化碳高的文33-204、文269、文269-1的天然气中有机组分与CO₂是不同源，有机组分来源于下第三系泥岩地层，CO₂气体主要来源于石炭—二叠系的煤系地层，同区块而CO₂低的天然气，有机组分与CO₂为同源的，均来源于下第三系泥岩地层。