面向降低CO2驱油最小混相压力的复杂体系相行为实验、理论及模型研究

Utilization of CO2 has become an important global issue due to the continuous depletion of world fossil fuel energy and global warming worldwide. At present, CO2 enhanced oil recovery (CO2-EOR) process is still one of most effective methods for CO2 resource utilization in the world. However, the operating cost and the minimum miscibility pressure (NMP) of complex CO2 + reservoir crude oil are extremely high, so a new flooding mechanism is proposed. In order to obtain satisfactory flow properties and contact area, cosolvent is used to control the phase equilibrium relations of complex CO2 + reservoir crude oil, and therefore change the minimum miscibility pressure. The interaction mechanism, variation of the distribution coefficient and crude oils solubility in CO2 are studied to determine the main influencing factors and improve the effectiveness of cosolvent flooding. At the same time, a new quartic equation of state is presented to predict the PVT properties and equilibrium phase behavior of the ternary oil-CO2-cosolvent, which can provides a new theory of CO2 flooding with high effective and low energy consumption characteristic.

通过资源化利用的方式来消减CO2气体排放，是解决温室气体效应和化石能源枯竭的重要途径。现阶段，CO2气驱提高油藏采收率是较为理想的一种资源化途径，但其面临最小混相压力和运行成本过高的难题。基于此，本项目提出了一项新型CO2混相驱油机制，即利用助溶剂改变CO2与原油之间的传质流动性和接触面积，使超临界CO2与原油在相对较低的压力状态时达到平衡，进而调控最小混相压力；通过研究CO2与原油之间相互作用机制及其对原油溶解性能的影响规律，确定影响CO2混相驱关键原油组分，提高助溶剂筛选的有效性，减少CO2在驱油过程中的循环量；通过基础数据的测定和关键参数的引入，建立能够在较宽的温度压力范围内准确预测原油、CO2以及添加剂等单一和混合体系的PVT性质及相态的四次型数学模型，为高效低耗CO2驱油技术提供一种可行的理论与方法指导。

通过资源化利用的方式来消减CO2气体排放，是解决温室气体效应和化石能源枯竭的重要途径。现阶段，CO2气驱提高油藏采收率是较为理想的一种资源化途径，但其面临最小混相压力和运行成本过高的难题。基于此，本项目提出了一项新型CO2混相驱油机制，即利用助溶剂改变CO2与原油之间的传质流动性和接触面积，使超临界CO2与原油在相对较低的压力状态时达到平衡，进而调控最小混相压力；通过研究CO2与原油之间相互作用机制及其对原油溶解性能的影响规律，确定影响CO2混相驱关键原油组分，提高助溶剂筛选的有效性，减少CO2在驱油过程中的循环量；通过基础数据的测定和关键参数的引入，建立能够在较宽的温度压力范围内准确预测原油、CO2以及添加剂等单一和混合体系的PVT性质及相态的四次型数学模型，为高效低耗CO2驱油技术提供一种可行的理论与方法指导。.采用实验与理论分析相结合的方法，测定353.15 K、363.15 K、373.15 K三个温度下，CO2与原油，CO2与烷烃之间的相平衡数据。结果表明，在相同温度下，CO2与原油中部分单组分的混相压力值随碳链长度的增加而增加。.对比了传统立方型PR状态方程，PRSV状态方程以及四次YSL状态方程对CO2与烷烃之间相平衡数据的预测效果，讨论了不同状态方程的适用性。结果表明，四次状态方程（YSL）的预测精度最高。同时，YSL方程计算得到的二元作用参数kij可构建成温度与纯烷烃偏心因子的函数表达式，拟合计算结果精度较高，且有一定的通用性和预测性。.基于电子轨道理论，利用Gaussian 03软件，对CO2与不同碳链长度烷烃分子，CO2+助溶剂+不同碳链长度之间相互作用进行了初步研究。结果表明，C9~C18是影响原油与CO2最小混相压力的关键组分，且助溶剂分子结构中醚氧键和酯基的存在，会使CO2在原油中的溶解能力变强。.在综合考虑溶剂的分子链长、沸点、稳定性、粘度和价格等因素的基础上，结合实例，提出新型、高效助溶剂凝析油。当凝析油含量为15%，CO2与原油最小混相压力可减少10.241 MPa，大大提高CO2驱油效率。