作者及单位（中文）：

  • Stig Holme Lie（斯蒂格·霍尔姆·利）：挪威卑尔根大学，物理与技术系

摘要：
本论文是卑尔根大学物理与技术系储层物理研究组关于CO₂提高采收率（EOR）研究的一部分。研究通过室内实验和数值模拟，探讨了在裂缝性岩心中进行混相CO₂注入时，分子扩散对采油的作用。共进行了10次混相CO₂注入实验，使用人工裂缝岩心，分别在四个实验室进行：康菲石油研究中心（美国俄克拉荷马州）、德克萨斯农工大学（美国德克萨斯州）、豪克兰大学医院及卑尔根大学物理系。针对非常规页岩油藏CO₂注入的可行性研究表明，在渗透率仅为纳达西级别的致密页岩岩心中，分子扩散仍能实现采油。研究中还尝试了使用¹¹C作为示踪剂对CO₂进行显像，利用PET/CT扫描仪动态观察驱替过程。高注入速率导致CO₂早期突破，并在高导流裂缝中形成指进，使CO₂仅饱和裂缝的局部区域。作为论文的一部分，卑尔根大学物理系还设计并搭建了一套高压CO₂实验装置。在CT扫描仪中对裂缝性、100%含油饱和的岩心进行超临界CO₂注入（压力107 bar，温度42°C）的可视化实验，结果显示分子扩散是主要的采油机理，总采收率达到原始地质储量的96%。通过基于菲克第二定律的图形方法计算有效扩散系数为 De=1.66×10−9±7.2×10−10 m2/s。此外，利用CMG GEM模拟器进行数值模拟，较好地匹配了实验数据，估算的有效扩散系数为 De=3.02×10−9 m2/s。敏感性分析表明，模型对渗透率变化不敏感，但受孔隙度和扩散系数影响显著。

CMG软件应用情况：
本文使用 CMG GEM 模拟器（CMG公司开发的组分模拟器）进行数值模拟。研究中，GEM用于建立裂缝-基质系统的二维网格模型，模拟混相CO₂注入过程中分子扩散对采油的影响。通过调整扩散系数匹配实验采油曲线，估算了有效扩散系数，并进行了孔隙度、渗透率、扩散系数等参数的敏感性分析，同时对比了混相与不混相条件下的采油效果。

结论：

  1. 在裂缝性白垩岩心中，以分子扩散为唯一采油机理的混相CO₂注入，采收率可达95–98% OOIP。不可约束缚水饱和度不影响最终采收率，但需注入更多CO₂。

  2. 无裂缝时，由于粘性和扩散双重作用，达到高采收率所需CO₂孔隙体积更少。

  3. 不同温压条件下的超临界CO₂注入实验采油曲线相似，无明显差异。

  4. CT扫描数据结合压差为零的观测，证实分子扩散是基质采油的主要机理。

  5. 通过菲克第二定律图形法计算的有效扩散系数为 1.66×10−9±7.2×10−10 m2/s。

  6. 由于CO₂与正癸烷密度差异，实验观察到重力分异现象。

  7. 预生成的CO₂泡沫在该实验中未显著提高采油效果，因泡沫在岩心入口处被破坏。

  8. CMG GEM模拟较好地再现了实验结果，估算的有效扩散系数为 3.02×10−9 m2/s。

  9. 敏感性分析表明：渗透率（1 nD–1 D）对采油影响很小；孔隙度和扩散系数对CO₂扩散过程影响显著。

  10. 模拟验证了不混相条件下基质中无采油发生。

  11. 使用放射性¹¹C标记CO₂可成功可视化裂缝中CO₂向基质的扩散过程，但示踪剂半衰期短限制其应用。

  12. 页岩岩心中超临界CO₂注入观察到采油现象，不同情景下估算采收率为20–51% OOIP。

case46

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