📝 摘要
本演示比较了四种CO₂注入策略在提高采收率和CO₂封存方面的表现：水气交替注入、连续注气、水幕注入以及水气交替+水幕混合注入。研究基于密西西比州Cranfield油田的碎屑岩油藏静态模型，该油田是SECARB监测项目的一部分，拥有从1940年代至2014年的完整生产历史（包括原始开采、关井和2007年至今的CO₂注入阶段）。采用CMG-GEM组分模拟器进行了25年注入+75年后注入期的数值模拟。结果表明，混合注入策略在CO₂净利用率和经济效益方面表现最佳，连续注气在CO₂封存量方面最大，水气交替注入则在产油与封存之间提供了最佳平衡。研究表明，所有CO₂-EOR项目在”从摇篮到坟墓”系统中都会从净碳负过渡到净碳正状态。
关键词：CO₂提高采收率；水气交替注入；连续注气；碳封存；组分模拟
🖥️ CMG软件应用情况总结
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 所用软件 | CMG GEM（组分模拟器） |
| 模型类型 | 组分模型 |
| 网格数量 | 82,500个 |
| 模拟对象 | Cranfield油田（密西西比州，碎屑岩油藏） |
| 油藏参数 | 深度~10,000 ft，初始压力4,600 psi，温度150°F，原始气顶 |
| 生产历史 | 1944-1964年一次开采，1964-2008年关井，2009-2013年CO₂注入（历史拟合），2013年后预测 |
| 模拟时间 | 25年注气 + 75年后注入期 |
| CO₂溶解 | Henry定律 |
| 注入策略 | WAG、CGI、WCI、WAG+WCI |
| 评价指标 | 油采收率、CO₂封存量、CO₂总利用率、CO₂净利用率、碳平衡 |
文中明确指出：使用CMG GEM组分模拟包进行CO₂注入模拟（第4页）。历史拟合包括一次开采数据（1944-1964）和EOR生产数据（2009-2013）。
📊 四种CO₂注入策略
策略1：水气交替注入
-
水与CO₂交替注入
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改善波及效率
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最常用的CO₂-EOR技术
策略2：连续注气
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仅注入CO₂，不注水
-
高CO₂注入量，最大封存潜力
策略3：水幕注入
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在生产井周围形成水幕屏障
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旨在控制CO₂迁移方向
策略4：水气交替+水幕混合注入
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结合WAG的优势与水幕控制
-
预期最佳经济与封存效果
🧪 主要模拟结果
CO₂相态分布（2033年 vs 2083年）- 高于/低于油水界面
| 策略 | 年份 | 油相 | 盐水相 | 可动气相 | 不可动气相 |
|---|---|---|---|---|---|
| WAG | 2033 | 0.228 | 0.321 | 0.379 | 0.072 |
| WAG | 2083 | 0.253 | 0.346 | 0.330 | 0.071 |
| CGI | 2033 | 0.107 | 0.315 | 0.508 | 0.069 |
| CGI | 2083 | 0.135 | 0.348 | 0.447 | 0.070 |
| WAG+WCI | 2033 | 0.376 | 0.278 | 0.282 | 0.064 |
| WAG+WCI | 2083 | 0.409 | 0.298 | 0.230 | 0.064 |
利用率与采收率对比：
| 策略 | CO₂总利用率 | CO₂净利用率 | 净CO₂封存 | 油采收率 |
|---|---|---|---|---|
| WAG | 中等 | 中等 | 中等 | 中等（<20%） |
| CGI | 最高 | 中等 | 最高 | 最低（~10%） |
| WCI | – | – | – | 最低 |
| WAG+WCI | 最佳 | 最佳 | 中等 | 最高（>25%） |
封存机制（CGI vs WAG随时间演化）：
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残余气饱和度：WAG > CGI
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溶解气：WAG > CGI（水存在增强溶解）
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构造封存：CGI > WAG（更大气相体积）
碳平衡分析：
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所有CO₂-EOR项目在”从摇篮到坟墓”系统中随时间从净碳负过渡到净碳正
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净碳负（初始）：注入的CO₂多于燃烧排放，实现”净碳负油”
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净碳正（后期）：产油燃烧排放超过封存的CO₂
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Cranfield案例中，CGI和WAG在操作结束时有可能实现碳中性状态
✅ 主要结论
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混合注入策略在CO₂净利用率和经济效益方面表现最佳，产油最快，净现值最高。
-
连续注气策略CO₂封存量最大，因为注入总气量大，但产油采收率最低。
-
水气交替注入在产油与CO₂封存之间提供最佳平衡，尤其是在以烃类孔隙体积注入量分析时，有较好的优化潜力。
-
水幕注入策略效果最差，产油采收率最低。
-
CO₂-EOR的碳平衡评估需要动态进行——所有项目在”从摇篮到坟墓”系统中都从净碳负过渡到净碳正。
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Cranfield案例中，CGI和WAG策略在操作结束时有可能实现碳中性状态。
🏛️ 作者及单位信息
| 作者 | 单位 |
|---|---|
| Vanessa Nuñez López | 德克萨斯大学经济地质局（Bureau of Economic Geology） |
| Seyyed Hosseini | 德克萨斯大学经济地质局 |
| Ramón Gil-Egui | 德克萨斯大学经济地质局 |
会议：第38届IEA-EOR研讨会暨展览，墨西哥
时间：2017年9月26-29日