考虑CO2在地层水中溶解度动态变化的高含CO2天然气相行为研究

高含CO2气藏在开采过程中，随地层温度压力下降，溶解在地层水中的CO2不断逸出造成气相中CO2含量增加，引起高含CO2天然气相态特征动态变化，亦可能导致超临界态行为的发生。目前高含CO2天然气相平衡研究，以及商品化数值模拟软件均忽略了CO2在水中溶解与逸出作用和超临界态行为的影响，这将导致开发动态指标预测存在不准确性。本项目针对此基础科学问题，采用实验和理论相结合研究方法，测试不同温度、压力、CO2含量在地层水中的溶解度，采用缔合项修正PR方程，建立考虑高含CO2天然气在地层水中溶解度动态变化的热力学模型；对PR方程求取偏导数，研究高含CO2天然气超临界态条件，实验探索高含CO2气藏超临界行为，开展考虑CO2在地层水中溶解与逸出的动态变化和超临界态的高含CO2天然气相行为研究。该研究对准确求取高含CO2天然气藏流体相态参数、开发方案设计以及CO2地下有效埋存具有重要的理论意义和应用价值。

高含CO2天然气藏在开采过程中，随地层温度压力下降，溶解在地层水中的CO2不断逸出造成气相中CO2含量增加，引起高含CO2天然气相态特征动态变化，亦可能导致超临界态行为的发生。目前高含CO2天然气相平衡研究，以及商品化数值模拟软件均忽略了CO2在水中溶解与逸出作用和超临界态行为的影响，这将导致开发动态指标预测存在不准确性。. 本项目针对此基础科学问题，采用实验和理论相结合研究方法，测试不同温度、压力、CO2含量在地层水中的溶解度，采用PR-HV模型，建立纯CO2在不同矿化度的地层水中溶解度，模型将NaCl作为体系的某一组分处理，并与Duan、Chang、Furnival模型进行对比；采用PR-Coquelet方程结合Van der Waals混合规则，建立了考虑高含CO2天然气在地层水中溶解度动态变化的热力学模型，模型考虑了CO2与水的相互作用。结果表明，PR-HV模型预测纯CO2在地层水中的溶解度精度最高，PR-Coquelet模型可用于高含CO2天然气在地层水中的溶解度。对PR方程求取一阶、二阶偏导数结合体系临界参数，研究高含CO2天然气超临界态条件，实验探索了纯CO2气体和高含CO2气藏超临界行为和高含CO2天然气藏开发过程中能否存在超临界相变问题，开展了考虑CO2在地层水中溶解与逸出的动态变化和超临界态的高含CO2天然气相行为研究。结果发现，纯CO2气体和高含CO2天然气在超临界条件下呈现典型的“乳光现象”。该研究对准确求取高含CO2天然气藏流体相态参数、开发方案设计以及CO2地下有效埋存具有重要的理论意义和应用价值。