CO2和有机液体/原油微观混相机理研究

The technology of injecting CO2 into oil reservoirs can not only enhance oil recovery, but also can reduce CO2 emission, which shows economic and social benefits. Under the reservoir conditions, the enhanced recovery of CO2 flooding reaches the highest when CO2 and crude oil get miscible with each other, However, under most conditions, the minimum miscible pressure(MMP) of CO2 and oil is higher than the reservoir pressure which results in that the miscible displacement cannot be implemented. Consequently it is significant to investigate the miscible mechanisms aiming to developing efficient technology of decreasing MMP. From the microcosmic and molecular perspective, this project will study the intermolecular interaction between CO2 and oil molecules to understand the phase behavior and of intermolecular interactions on miscible phenomenon and the effect on miscible ability will be investigated as well. The technology of infrared spectroscopy in situ will be utilized to obtain the variation of dispersion properties of CO2+oil systems under the conditions of high pressure and temperature, together with the results of molecular simulation, the microcosmic miscible mechanisms will be investigated and furthermore to develop new method to decrease MMP and provide theoretical basis for the technologies of decreasing MMP.

CO2注入油藏，不仅能够有效提高石油采收率，而且能够减少温室气体排放，具有良好的经济和社会效益。在油藏条件下，如果CO2与原油发生混相，石油采收率提高幅度将达到最大值，但是混相需要的最小压力，实际应用中往往无法达到。因此，迫切需要深入研究CO2与原油的混相机理，探索能够有效降低CO2与原油最小混相压力（MMP，minimum miscible pressure）的方法。本项目从微观角度出发，研究相行为中CO2分子与原油中各组分分子之间以及纯有机液体分子之间的相互作用特点和规律，考察这些作用对混相能力的影响。通过原位红外技术揭示高温高压条件下CO2 + 有机液体体系分散状态的变化并结合分子动力学模拟，建立不同条件下微观分散状态与宏观相态的对应关系，从分子层面阐明CO2与原油的混相机理，从而探索能够有效降低CO2与原油最小混相压力的新方法，为开发降低CO2与原油最小混相压力技术提供理论基础。

CO2驱油是一种高效提高原油采收率的技术，也是CO2利用与封存的重要方法。在油藏环境下，如果CO2能与原油发生混相，则能拥有更高的采油效果。但是混相需要的最小压力，实际应用中往往无法达到。因此，迫切需要深入研究CO2与原油的混相机理，探索降低CO2与原油最小混相压力的方法。本文从微观角度入手，研究了CO2分子与有机液体分子间相互作用规律，利用高温高压原位红外技术，测定了一定温度下CO2和不同有机分子体系随着压力升高红外谱图的变化。并通过对比吸收峰位置、吸收峰峰型和吸收峰强度，研究了微观条件下CO2和不同有机分子官能团之间的相互作用规律。测定了不同温度、压力条件下，二氧化碳与原油、模拟油及与纯有机溶液之间的界面张力。研究了CO2和不同组分模拟油体系在压力上升过程中相态变化及混相能力影响规律。分析了分子结构及原油组成对CO2与油相间界面张力及混相能力的影响。研究了不同碳链结构（直链烃、支链烃、环烷烃和芳香烃）和不同官能团（羟基、羰基和酯基等）与CO2组成的混合体系，明确了有机液体体系体积膨胀和CO2溶解度的影响规律，为CO2混相驱油的实际应用奠定了理论基础。