本文系统研究了在已开发油田中同时实现 CO2 提高采收率（EOR）与地质封存双重目标的耦合机制。作者以 CMG-GEM 全组分模拟器为核心，建立了三维非均质碳酸盐岩与砂岩油藏模型，分别采用 WAG 与连续 CO2 注入策略，通过实验设计（DOE）与响应面方法（RSM）对 78 组经济-技术不确定性方案进行高效筛选。研究为制定碳税激励政策与现场方案优化提供了直接依据。

CMG 软件应用情况

  • 模拟器：CMG-GEM（全组分 EOS）
  • 主要模块：GEM-GHG（CO2 封存专用版本）、WinProp（流体相态拟合）、Builder（地质建模）、Results（后处理）
  • 功能利用：三相三组分流体、PR-EOS 状态方程、相对渗透率滞后（修正 Land 模型）、局部网格加密（LGR）、WAG 循环控制、CO2 溶解-捕集-矿化全过程追踪、经济模块耦合（NPV/DCF）
  • 计算规模：单模型 16 800–130 000 网格，共完成 700 余次数值实验，CPU 并行 16 核，累计机时约 3.2 万小时

结论

  1. 首次将 CMG-GEM 的 GHG 模块用于 CO2-EOR-封存一体化优化，验证了软件在捕集量、封存安全性及经济评价上的可靠性。
  2. 建立了适用于两类油藏的“技术-经济”双目标优化流程，可在 10 % 的误差范围内预测最优井距、注入方式与激励强度。
  3. 提出的 17 个相似准则群与 MMP 关联式，可直接用于现场快速筛选封存靶区，无需重复开展昂贵细管实验。
  4. 明确了碳税激励阈值：若无激励，90 % 以上方案 NPV 为负；当给予 2.5–7.1 $/Mscf 的 CO2 补贴后，71 % 项目可实现盈利，为政府制定碳税政策提供了量化依据。

作者单位

美国德克萨斯大学奥斯汀分校（The University of Texas at Austin）
549. Simulation of CO2 EOR ghomian

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