碳酸盐岩含水层注CO_2渗透率变化的研究

注CO_2过程中,CO_2-盐水-岩石之间的相互化学作用会造成储层损害。在EOR过程中,这些相互作用会影响其注入能力,同时也影响存储容量和密封完整性,这也是CO_2封存过程中的主要问题。该相互作用和其影响程度取决于以下几个参数:压力、温度、盐水盐度、CO_2注入速度及岩石特性。CO_2在地层盐水中溶解形成碳酸,从而溶解碳酸盐岩地层。与此同时,盐水中钙离子浓度增加可能导致碳酸钙沉淀。本文讨论了地层温度、CO_2注入速度对沉淀的影响,以及溶解和沉淀对油井性能的影响。结果表明,在高温和高注入速度条件下注CO_2能够增加岩心渗透率。岩心入口处渗透率增加,而岩心其它部分渗透率通常降低。     

神华鄂尔多斯CO2地质封存场地多井并注模拟初探

中国首个陆上咸水层CO_2地质封存示范项目的成功实施使得在鄂尔多斯盆地开展大规模CO_2地质封存成为可能.为探讨在鄂尔多斯盆地典型低渗砂岩储层中实施50万t以上CO_2年封存量的注入封存方案,基于神华CCS项目的场地储层结构和监测数据,采用储层多相流模拟软件TOUGH2-MP/ECO2N模拟了神华场地5点布井方案下进行50万t·a~(-1)的注入封存情景.分析了储层非均质性对模拟结果的可能影响.基于模拟结果的分析,认为在该场地实施多井注入方案时井间距应大于2 059m,为安全计,建议最少为3 000m.若实施100万t·a~(-1)的封存规模,初步估计需要采用10口井进行同时注入.     

砂泥岩互层模型对CO_2地质储存影响的数值模拟

以江陵凹陷深部咸水层钻孔数据为例,通过构建不同砂泥岩互层概化模型,采用数值模拟的方法定量评价了砂泥岩互层对深部咸水层中CO_2地质储存过程中注入性、迁移性和封闭性的影响,结果表明不同砂泥岩互层模型对CO_2的注入性、迁移性和封闭性产生显著影响.CO_2的注入量随着砂泥岩互层的增多变薄而降低,然而多而薄的砂泥岩互层可有效阻止CO_2羽的上浮运动和横向迁移,从而提高空间利用率;CO_2的封闭性随着砂泥岩互层的增多变薄而降低,对于多而薄的砂泥岩互层,较薄的泥岩隔层难以担当独立的封闭盖层,需要上覆有较厚的泥岩盖层以保证CO_2地质储存的长期安全性.从注入性、迁移性和封闭性各方面来看,采用多级砂泥岩互层概化模型近似代表真实地层模型开展前期CO_2地质储存的适宜性研究是可取的.     

超临界CO_2强化深层卤水开采的井群布设方法

超临界CO_2强化深层卤水开采可显著地提高卤水的开采效率,同时增强CO_2的封存安全也是一种实现卤水高效开发和减缓温室效应的双赢选择.本文通过数值模拟的方法对比研究了不同井群布设方法下超临界CO_2强化深层卤水开采的效果,得到的结论如下:无论是矩形井网法还是三角形井网法,超临界CO_2强化深层卤水开采的效果都是非常显著的.基于提出的4种布井方法,从卤水开采总量、卤水越流风险、CO_2注入总量、CO_2泄漏比和区域压力调控这几个方面对比分析:7B6C与9B4C相当、6B7C次之、4B9C效果略差,整体上集中式的三角形井网法略优于矩形井网法,但这两种布井方法没有明显的优势差别.因此,在实际的超临界CO_2强化卤水开采项目中,可根据现场地形和工程条件选择比较合适的布井方法.     

鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组CO_2封存的地质条件研究

对鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组CO_2封存的地质条件,从基本物理条件、储层条件、盖层条件、水文地质条件4方面展开研究。研究认为,马家沟组的地层埋深、正常压力系统和中低温系统为CO_2的有效注入和封存提供了合适的基本物理条件;马家沟组储层具备储集CO_2的空间和能力;马家沟组之上不同规模封盖层的相互配置,有效提高了其封盖能力;马家沟组卤水层更是提供了适于CO_2封存的绝佳的流体环境。因此,鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组具备卤水层封存CO_2的优越条件,非常适宜进行CO_2的地质封存。     

延长油田化子坪油区长6油层CO_2驱油与封存潜力分析

为进一步探索CO_2捕集、利用与封存技术(CCUS)在延长油田化子坪油区长6油层应用的可行性,通过细管和长岩心驱油实验,分析了CO_2在长6油层的驱油潜力,从孔喉特征、渗流特征和力学特征三个方面对长4+5盖层的密封性进行综合评价的基础上,利用相关模型对CO_2封存潜力进行了分析。CO_2驱油和盖层密封性评价实验结果表明:延长油田化子坪油区长6油层CO_2驱为非混相驱,其在水驱基础上可进一步提高驱油效率28.83%,其中微孔隙、小孔隙、中孔隙和大孔隙的驱油效率分别提高33.25%、27.09%、26.71%和23.86%;长4+5盖层主要表现出中-小孔细喉道,束缚水饱和度极高,气相相对渗透率极低,突破压力和抗压强度高的特征,对CO_2地质封存具备良好的密封性。CO_2封存潜力分析结果表明:延长油田化子坪油区长6油层的CO_2有效封存量可达7.43×10~6t。     

咸水层CO2不同捕获机理封存量计算方法及应用范围

通过分析咸水层CO₂地质封存过程中不同捕获机理,探究不同CO₂捕获机理下的封存量计算方法,在CO₂咸水层地质封存工程或数值模拟调研分析的基础上,探讨咸水层CO₂不同捕获机理封存量计算方法的应用范围。综合分析表明,容积法可应用于地质评价阶段的不同尺度地质单元的CO₂构造捕获封存量计算,代表了评价单元的最大封存潜力,在选取合理的工程、经济等参数基础上,可进行更高潜力级别封存量的计算;长时间尺度的CO₂束缚气捕获、溶解捕获、矿物捕获3种计算方法,应用范围为场地级或灌注级的某一时间点或时间段的实际封存量计算,只有依据封存工程或封存场地建立地质模型,并进行长时间尺度的数值模拟才能获得。     

焖井时间对CO2吞吐开发低渗油藏影响机理研究

CO_2吞吐开发低渗透油藏具有投资少、见效快、见效时间长等优点,在开发复杂低渗断块油藏方面,其效果可与压裂法相媲美。影响CO_2吞吐采油效果的因素复杂,焖井时间就是其中一个重要参数。为此,针对室内实验存在最佳焖井时间这一现象,从CO_2移动前缘和开井生产时压力波传播前缘的相对位置关系分析了室内存在最佳焖井时间的原因;即CO_2移动前缘和开井生产时压力波传播前缘的相对位置不同,导致最终采收率及周期换油率不同,从而确定了最佳焖井时间。最佳焖井时间的确定对于提高低渗油藏开发效果具有重要作用。     

二氧化碳长输管道投产置换过程模拟分析

CO_2管道是碳捕集、利用及封存(carbon capture, utilization and storage, CCUS)技术中连接CO_2排放地和封存地或注入地的关键环节,CO_2管道投产置换主要是利用N_2惰性且高吸水性的特点完成管道清洗干燥并为随后管道调试做好准备。目前关于CO_2管道投产置换的研究较为缺乏,通过SPS软件研究了延长石油某CO_2管道在不同输送介质组成、封存压力条件下的投产置换过程,并与天然气管道的投产置换过程进行对比,比较分析了CO_2与天然气投产置换过程所需N_2量、时间和升压所需气量的不同。结果表明:在压力升至CO_2临界点附近时,CO_2密度会发生突变大幅上升,且升高单位压力所需气量减少,并在升压结束时CO_2消耗量小于天然气消耗量。管内介质组成变化对N_2置换的影响不大,CO_2在管道内更易发生相变,不宜在置换完成之后直接升压投产。     

油藏埋存CO_2泄漏机制及故障树分析

利用故障树分析法,结合油田CO_2驱和埋存示范区泄漏及环境监测结果,对油藏埋存CO_2发生泄漏的途径和泄漏机制进行分析,并对CO_2驱和埋存示范区进行环境监测。结果表明:对圈闭性很好的油藏,井的密封性失效(包括套管和井口设施损坏)、固井不完善及水泥环腐蚀是造成CO_2泄漏的主要原因;整体上,埋存于地下的CO_2没有发生大规模的泄漏,但在近井土壤中CO_2含量有增加的趋势,越靠近井口土壤中CO_2含量越大,表明CO_2通过井内套管柱或不完整水泥环发生了微量泄漏。故障树分析结果对CO_2埋存区的泄漏监测和预防具有指导意义。     

Effect of elevated CO2 on CH4 emission

Global CH₄ emission may increase under CO₂ enrichment condition, which is projected for the future. CO₂ enrichment could affect CH₄ emission in two ways: (i) Photosynthesis of plants that also include plants in rice paddies and natural wetlands will be stimulated under CO₂ enrichment condition. CH₄ emission rate may be increased due to the accumulation of more plant biomass, root exudes and soil organic matters. (ii) Combined with other global warming forces, CO₂ enrichment may bring a change of atmospheric temperature and precipitation around the world. CH₄ emission will also be changed with the variation of the area and distribution of rice paddies and natural wetlands.     

特低渗透油藏CO2非混相驱井距与产量关系研究

井距是新井井位部署及老井井位调整的关键因素,井距与产量相关;对特低渗透油藏CO_2非混相驱井距与产量关系的研究很少。在经典油气两相渗流理论的基础上,考虑CO_2溶解于原油所产生的降黏作用及油相启动压力梯度,建立了一个一维油气两相渗流数学模型。基于Buckley-Leverett非活塞驱替理论对饱和度方程进行求解,开发了井距计算软件,分析了生产压差、CO_2驱替前缘推进距离百分比、渗透率对井距与产量关系的影响。计算结果显示,产量越大,井距越小,井距变化的幅度也越小。在注气井近井带,油相黏度由1.5 m Pa·s降低到0.4 m Pa·s;在生产井近井带,油相黏度由1.5 m Pa·s降低到0.6 m Pa·s,CO_2对于原油的降黏幅度可以达到70%左右,从注气井到生产井,油相黏度逐渐升高。为特低渗透油藏CO_2非混相驱井距与产量关系研究提供了一种计算方法,绘制了井距与产量随不同参数变化的理论图版,方便油田应用。     

CO2对曲塘区块地层油高压物性影响研究

CO_2能有效降低原油黏度、溶解储层中的胶质、提高储层渗透率,对开采低渗、特低渗透油藏有很好的应用前景;而研究CO_2对地层油高压物性的影响具有重要指导意义。针对曲塘区块这一典型低渗透油藏,采用PVT地层流体分析仪,测定了张3B井地层油溶有不同气量CO_2后的高压物性。结果表明:随地层油中溶解CO_2增多,泡点压力及体积系数大幅升高、地层油密度减小。当CO_2溶解度为44 m3(标)/m3时,泡点压力与CO_2溶解度的关系曲线出现拐点呈"凸"型,说明溶有大量CO_2的地层油对后续注入CO2的溶解起到了促进作用。当压力高于泡点压力时,体积系数和密度与压力呈很好的线性关系,体积系数曲线的斜率(绝对值)、截距与CO_2溶解度呈正比;而密度曲线呈反比。此外,CO_2对地层油具有很好的降黏效果,当CO_2溶解度为83 m3(标)/m3时,其降黏率达到了38%。     

CO2封存后地层岩石微观结构变化机理研究进展

CO_2地质封存不仅被认为是提高原油采收率的有效技术手段,更是降低大气中温室气体含量的重要策略,其长期埋存对地质完整性和安全性的影响是中外学者关注的焦点。地层岩石在围压及地下水作用下的软化、变形甚至破坏是石油工程、化学工程及岩土工程所面临的重要课题。搜集了中外学者在各领域内的相关实验及理论研究资料,从地层岩石的化学反应、岩石细观结构的变化、微裂缝的扩展、HMC(hydro-mechanical-chemical)耦合作用过程等方面综述了CO_2酸性流体对地层岩石影响。阐明了CO_2封存过程中地层岩石的微观溶蚀机理,进而从物理、化学角度着重分析了化学-应力耦合作用对岩石细观损伤结构的影响机制及破坏条件,最后根据目前的研究水平进一步提出需要研究的方向以及相应的建议,以便从初期的选址及后期的埋存安全性角度保证CO_2封存工程的顺利进行。     

CO2 background concentration in the atmosphere over the Chinese mainland

Based on the long-term monitoring data on CO₂ concentration, variation trend and characteristics of CO₂ background concentration in the atmosphere over the Chinese mainland are analyzed. Results show that the increasing trend of CO₂ background concentration in the atmosphere over the Chinese mainland has appeared during the period of 1991–2000. The average annual CO₂ growth increment is 1.59 μL/L, and the average annual CO₂ growth rate is 0.44%. Distinct seasonal variations of CO₂ background concentration are observed, and the averaged amplitude of CO₂ seasonal variations is 10.35 μL/L. Regional variation characteristics of CO₂ background concentration in the atmosphere and possible impact of human activities on these variations over the Chinese mainland are discussed as well.     

致密油储层CO2驱核磁共振实验研究

针对致密油储层动用困难问题本研究以CO_2为注入介质,对致密油注气开发效果进行评价,并借助核磁共振技术,从微观角度阐述了致密油储层注CO_2的驱替特征。实验结果表明,CO_2驱可以有效启动赋存在致密孔隙中的原油,非混相压力下(10 MPa),CO_2突破快,小孔隙中原油未动用,驱替后原油饱和度分布不均匀,驱替效率低;而在混相压力之上(24 MPa),CO_2突破明显变慢,驱替后原油饱和度均匀下降,大小孔隙中的原油均被启动,采出程度较高。此外从采出原油组成可以看出,高压下CO_2抽提作用非常明显,原油组分以C7~C29为主,几乎不合C30+组分,这表明CO_2会导致原油中重质组分在孔隙中沉积。     

Variation of δ13C in karst soil in Yaji Karst Experiment Site, Guilin

This study deals with δ₁₃ C variation in karst soil system of Yaji Karst Experiment Site, Guilin, a typical region of humid subtropical karst formations. Samples of near ground air, plant tissue, soil and water (soil solution and karst spring) were respectively collected on site in different seasons during 1996–1999. Considerable variation of δ₁₃ C values are not only found with different carbon pools of soil organic carbon, soil air CO₂ and soil water HCO₃⁻, but also with the soil depths and with different seasons during a year. The °₁₃ C values of CO₂ both of near ground air and soil air are lower in July than those in April by 1‰–4‰ PDB. Our results indicate that the δ₁₃ C values of carbon in the water and air are essentially dependent on interface carbon interaction of air-plant—soil-rock—water governed by soil organic carbon and soil CO₂ in the system.     

碳封存工程泄漏超高CO2浓度对植被影响的多光谱遥感监测应用

利用天然CO_2气田模拟碳封存工程泄漏超高浓度CO_2后对生态环境影响研究基地,借助多光谱高分辨率遥感技术,在获取多个时相的卫星影像基础上,监测当地植被指数及变化趋势。结果表明:多光谱遥感技术能很好的应用于因高浓度CO_2泄漏造成的植被影响监测,既适用于微小尺度的精细监测,同时也对宏观范围内植被监测起到很好的效果,为完善我国二氧化碳地质封存工程环境影响监测技术方法体系提供科学支撑。     

Responses of plant rhizosphere to atmospheric CO2 enrichment

Plant root growth is generally stimulated under elevated CO₂. This will bring more carbon to the below-ground through root death and exudate. This potential increase in below-ground carbon sink may lead to changes in long-term soil sequestration and relationship between host plants and symbions. On the other hand, changes in litter components due to the changes in plant chemical composition may also affect soil processes, such as litter decomposition, soil organic matter sequestration and hetero-nutritional bacteria activities. These issues are discussed.