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摘要：本论文研究了在石灰岩油藏中注入CO₂水交替气（WAG）过程中方解石的溶解与沉淀现象。首先，在静态环境中研究方解石与碳酸系统之间的平衡，以了解化学组成、温度和压力的变化对矿物反应的影响。随后，介绍了四种CO₂溶解度模型（PHREEQC、CMG GEM、Duan & Sun以及Diamond & Akinfiev），并将其与文献中的实验数据进行对比。构建了一个将CO₂溶解度与矿物及水相反应耦合的经验模型。之后，使用PHREEQC和GEM进行反应输运模拟。
使用PHREEQC模拟向石灰岩储层注入碳酸水，以评估方解石反应的行为。所得结果通过GEM构建的类似模型进行解释和验证。此外，在GEM中进行了额外的模拟，涉及单相注入（海水和纯CO₂注入），其分析结果用于辅助解释更复杂的CO₂ WAG和CO₂ SWAG（同时注水注气）过程。模拟了不同的WAG段塞尺寸，并确定了WAG比值（注入水与注入气在储层条件下的体积比）与溶解方解石之间的简单关系。在网格细化过程中，评估了孔隙度变化和结垢沉积的敏感性。
针对WAG工艺获得了围绕注入井筒的溶解区，该溶解区取决于WAG方案。随后，将GEM中进行的反应输运模拟扩展到二维非等温三相流，并重新分析。研究了不同时间步长下热交换对溶解的影响。模拟了更多WAG情景，并获得了与一维模拟类似的WAG方案与溶解之间的关系。
通过添加具有不同特性的层来完善最终模型，以研究层间相互作用对反应的影响。基于各层的流动能力和前锋速度确定溶解区和孔隙度增加情况，同时通过考虑注入流体的重力分异来定位更严重的结垢风险深度。最后，模拟了不同的地质情景、井操作和初始储层条件。