【基金標(biāo)書(shū)】2011CB707300-二氧化碳減排、儲(chǔ)存和資源化利用的基礎(chǔ)研究

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項(xiàng)目名稱(chēng)： 二氧化碳減排、儲(chǔ)存和資源化利用的基礎(chǔ)研究首席科學(xué)家： 袁士義 中國(guó)石油集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院起止年限： 2011.1 至 2015.8依托部門(mén)： 中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司 教育部 中國(guó)科學(xué)院二、預(yù)期目標(biāo)1、總 體目 標(biāo) 發(fā)展完善適合中國(guó)國(guó)情的規(guī)?；疌O2 捕集、埋存及高效利用理論并將研究成果轉(zhuǎn)化為技術(shù)，實(shí)施CO2 長(zhǎng)期地質(zhì)埋存和資源化利用的示范，在實(shí)施的試驗(yàn)區(qū)提高采收率10% 以上，噸油埋存CO2 達(dá)到1噸以上，體 現(xiàn) CO2減排的社會(huì)效益和CO2 高效利用的經(jīng)濟(jì)效益。 2、五年預(yù)期目 標(biāo)本項(xiàng)目將在前期研究基礎(chǔ)上，在規(guī)?；疌O 2捕集、埋存及高效利用基礎(chǔ)研究方面產(chǎn)生質(zhì)的飛躍和創(chuàng)新。研究將圍繞一個(gè)理論技術(shù)體系、發(fā)展三個(gè)理論、建立與完善四個(gè)方法，加強(qiáng)人才培養(yǎng)，最終體現(xiàn)兩個(gè)效益，為“十二五”后形成中國(guó)特點(diǎn)的CO 2捕集、埋存及高效利用技術(shù)體系提供理論基 礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)。一個(gè)理論體系：發(fā)展與完善適合中國(guó)國(guó)情的CO2 捕集、埋存及高效利用的理論技術(shù)體系。 三個(gè)理論：（1）適合中國(guó)國(guó)情的CO2長(zhǎng)期地質(zhì)埋存理論； （2）陸相非均質(zhì)低/特低滲透油藏 CO2提高采收率理論； （3）以O(shè)2/CO2循環(huán)燃燒為基礎(chǔ)的新型燃燒理論。 建立與完善四個(gè)方法： （1）油氣藏、煤層氣藏及咸水層等地質(zhì)體CO 2埋存潛力評(píng)價(jià)及監(jiān)測(cè)方法； （2）孔隙介質(zhì)中CO2/ 地層油體系相態(tài)特征及滲流規(guī)律表征方法； （3）提高CO 2驅(qū)油效率與擴(kuò)大波及體積及埋存體積新方法； （4）低成本的CO2捕集與分離方法。人才培養(yǎng)：培養(yǎng)CO2 埋存和資源化利用國(guó)際知名專(zhuān)家3～5名，國(guó)內(nèi)技術(shù)骨干10～15 名，博士生20 名，碩士研究生 30～50名。 體現(xiàn)兩個(gè)效益：（1）通過(guò)CO 2埋存與驅(qū)油現(xiàn)場(chǎng)示范，在 實(shí)施油田區(qū)塊年埋存CO2達(dá)到10萬(wàn)噸以上，噸油埋存CO2達(dá)到1噸以上，體現(xiàn)CO2 減排的社會(huì)效益； （2）通過(guò)CO 2資源化利用現(xiàn)場(chǎng)示范，在 實(shí)施油田區(qū)塊提高石油采收率10％以上，體現(xiàn) CO2高效利用的經(jīng)濟(jì)效益。 三、研究方案1、學(xué) 術(shù) 思路和技 術(shù)途徑 本項(xiàng)目的基本學(xué)術(shù)思路是在CO2 的高效資源化利用中實(shí)現(xiàn)其地質(zhì)埋存。依據(jù)這一基本思路設(shè)臵研究?jī)?nèi)容， 綜合運(yùn)用環(huán)境科學(xué)、地質(zhì)學(xué)、化學(xué)、物理化學(xué)、流體力學(xué)、滲流力學(xué)、油藏工程學(xué)等理論和方法，系 統(tǒng)深入地研究我國(guó)油藏條件下 CO2提高油氣采收率和地質(zhì)埋存的基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題，為形成CO2 提高油氣采收率— 地質(zhì)埋存一體化理論和技術(shù)體系奠定基礎(chǔ)。 根據(jù)本項(xiàng)目的總體研究目標(biāo)，擬定如下的研究思路與途徑： （1）為實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新性研究思路，需要建立新的研究方法和模擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)，作為新理論與新技術(shù)研究的公共基礎(chǔ)。（2）以CO 2高效利用和地質(zhì)埋存為主線(xiàn)設(shè)臵課題，使各課題之間具有內(nèi)在聯(lián)系，形成一個(gè)有機(jī)的研究體系。 （3）基礎(chǔ)研究與技術(shù)研究緊密結(jié)合。在基礎(chǔ)研究成果的指導(dǎo)下研究適合我國(guó)油藏條件的CO2提高采收率新技術(shù)。 （4）室內(nèi)研究與礦場(chǎng)試驗(yàn)緊密結(jié)合。加快理論與技術(shù)研究成果的轉(zhuǎn)化應(yīng)用，并根據(jù)油田礦場(chǎng)試驗(yàn)中暴露出的問(wèn)題完善理論與技術(shù)成果。2、項(xiàng)目的創(chuàng)新與特色本項(xiàng)目的最大特色是CO2長(zhǎng)期地質(zhì)埋存和CO2 高效利用相結(jié)合。與國(guó)外海相沉積油藏相比，由于我國(guó)油藏條件的特殊性，CO2 地質(zhì)埋存和CO2利用的基本原理和技術(shù)特點(diǎn)都有很大的、甚至是本質(zhì)的不同。本 項(xiàng)目基于我國(guó)各類(lèi)油藏地質(zhì)特點(diǎn)開(kāi)展研究，可望取得的理論創(chuàng) 新和形成的具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)： （1）建立適合中國(guó)國(guó)情的CO2 捕集、埋存及高效利用理論技術(shù)體系。（2）發(fā)展CO2 長(zhǎng)期地質(zhì)埋存理論、陸相非均質(zhì)低/ 特低滲透油藏CO2 提高采收率理論、以 O2/CO2循環(huán)燃燒為 基礎(chǔ)的新型燃燒理論 。（3）建立與完善油氣藏、煤層氣藏及咸水層等CO 2埋存潛力 評(píng)價(jià)及監(jiān)測(cè)方法、孔隙介質(zhì)中CO2/ 地層油體系相態(tài)特征及滲流規(guī)律表征方法、提高CO2 驅(qū)油效率與擴(kuò)大波及體積新方法、規(guī)?；?CO2捕集與分離方法。（4）實(shí)現(xiàn)CO2 減排的社會(huì)效益和CO2 高效利用的經(jīng)濟(jì)效益。最終形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的CO2 地質(zhì)埋存和高效利用的綜合技術(shù)，使我國(guó)CO2安全埋存—高效利用研究 處于國(guó)際前列。 3、取得重大突破的可行性分析 本項(xiàng)目提出的CO2提高石油采收率與地質(zhì)埋存一體化技術(shù)思路代表著環(huán)境科學(xué)、地質(zhì) 學(xué)、物理化學(xué)、石油工程等學(xué)科 領(lǐng)域前沿和多學(xué)科交叉的新 發(fā)展方向。我國(guó)在此領(lǐng)域的相關(guān)研究工作與國(guó)際前沿差距不大，基本上處于同步階段。只要抓住這一有利時(shí)機(jī)，深入開(kāi)展有關(guān)應(yīng)用基礎(chǔ)和技術(shù)研究，我國(guó)完全可以在該領(lǐng)域內(nèi)躋身于世界領(lǐng)先地位。 在CO2捕集方面，有望 發(fā)展一種新型的高溫、低氧、非均相容積反應(yīng)燃燒理念，并提出基于此理念的氧燃燒方式的設(shè)計(jì)計(jì)算原理。在提高石油采收率技術(shù)方面，CO 2驅(qū)油的適應(yīng)性及其效果 對(duì)于油藏條件非常敏感。由于我國(guó)陸相油藏條件的特殊性，國(guó)外普遍 應(yīng) 用、技 術(shù)成熟度相對(duì)較高的CO2混相 驅(qū)在我國(guó)無(wú)法成為主導(dǎo)技術(shù)，迫切需要建立適合我國(guó)油藏特點(diǎn)的全新的思路、理論和技術(shù)。這種迫切的需求形成了本項(xiàng)目取得理論與技術(shù)重大突破的動(dòng)力。 本項(xiàng)目的主要承擔(dān)單位有高等院校、中科院、特大型石油企業(yè)，具 備產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的科研優(yōu)勢(shì)。項(xiàng)目承擔(dān)單位擁有支撐本項(xiàng)目研究所需的實(shí)驗(yàn)條件，擁有長(zhǎng)期從事相關(guān)研究工作的高水平科研隊(duì)伍。另外，本建議項(xiàng)目的主要承擔(dān)單位曾承擔(dān)過(guò)多項(xiàng)國(guó)際合作項(xiàng)目，與國(guó)外相關(guān)研究機(jī)構(gòu)和相關(guān)學(xué)者具有長(zhǎng)期的合作關(guān)系，建立了良好的學(xué)術(shù)交流渠道。所有這些都為本項(xiàng)目取得突破性成果提供了有力的保障。 四、年度計(jì)劃年度 研究?jī)?nèi)容 預(yù)期目標(biāo)第一年在文獻(xiàn)調(diào)研、前沿跟蹤的基礎(chǔ)上，確立項(xiàng)目與課題研究方案、完善技術(shù)路線(xiàn)，全面開(kāi)展研究工作。①小型煤粉MILD燃燒臺(tái)架建設(shè)并燃燒冷態(tài)數(shù)學(xué)模型、燃燒機(jī)理、綜合試驗(yàn)裝置安裝調(diào)試、人工合成載氧體、天然礦石載氧體等。②完善油藏中CO2埋存潛力評(píng)價(jià)方法；國(guó)內(nèi)外天然氣藏、煤層氣藏、咸水層中CO2埋存實(shí)際案例研究；天然氣藏、煤層氣藏、咸水層中CO2埋存的主要埋存方式研究等。③收集資料與處理資料；分析沉積盆地充填演化與地質(zhì)埋存體時(shí)空分布特征；刻畫(huà) CO2 封存場(chǎng)地儲(chǔ)層、蓋層巖石賦存的地質(zhì)環(huán)境信息和地質(zhì)特征等；④高中低滲透巖石孔隙結(jié)構(gòu)特征研究、建立裝置與實(shí)驗(yàn)方法、構(gòu)建CO2/地層油體系復(fù)雜滲流基礎(chǔ)數(shù)學(xué)模型。⑤建立并完善實(shí)驗(yàn)裝置、CO2 滲流條件下對(duì)儲(chǔ)層物性影響機(jī)理與規(guī)律研究等。⑥CO2 捕集技術(shù)方法與理論優(yōu)選；試驗(yàn)區(qū)數(shù)模跟蹤研究；CO2 混相驅(qū)與水驅(qū)開(kāi)發(fā)規(guī)律的差異；注采井筒安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等；完成項(xiàng)目與課題完成開(kāi)題，并：①獲得多種碳基燃料的燃燒特性和氣態(tài)污染物析出特性；完成綜合試驗(yàn)裝置的系統(tǒng)改造；載氧體氧化-還原活性以及動(dòng)力學(xué)特性的變化規(guī)律；②完善油藏中CO2埋存與提高采收率的潛力計(jì)算方法；完成國(guó)內(nèi)外天然氣藏、煤層氣藏、咸水層等地質(zhì)體中CO2埋存案例分析報(bào)告；③明確大型代表性盆地充填演化特征；建立 CO2 目標(biāo)埋存體的精細(xì)地質(zhì)模型；完成孔隙介質(zhì)中多相流動(dòng)模式的數(shù)值驗(yàn)證等。④建立孔隙介質(zhì)中 CO2/地層油體系相態(tài)關(guān)鍵參數(shù)測(cè)試方法；建立 CO2/地層油體系復(fù)雜滲流基礎(chǔ)數(shù)學(xué)模型。⑤建立 CO2 細(xì)觀滲流力學(xué)方程；確定 CO2 與地層水反應(yīng)對(duì)儲(chǔ)層物性的影響規(guī)律；建立超臨界 CO2 的 LBM模型等。⑥推薦適合含 CO2 天然氣田的 CO2捕集與提純技術(shù)；推薦 CO2 氣態(tài)、液態(tài)儲(chǔ)存相態(tài)控制方法和儲(chǔ)罐絕熱方法；形成 CO2 液態(tài)注入工業(yè)化技術(shù)等； 發(fā)表論文 10-20 篇，申請(qǐng)專(zhuān)利 3-5 項(xiàng)。年度 研究?jī)?nèi)容 預(yù)期目標(biāo)第二年①完成 3MW 中試基地的初步建設(shè)和 50kWth 燃燒綜合試驗(yàn)裝置的熱態(tài)調(diào)試；煤粉 MILD 燃燒反應(yīng)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)；多種碳基燃料的燃燒機(jī)理研究；礦物質(zhì)成灰與痕量元素釋放實(shí)驗(yàn)研究；載氧體顆粒批量制備的研究等；②西部油藏 CO2 埋存潛力評(píng)價(jià)；天然氣藏、煤層氣藏、咸水層中 CO2埋存機(jī)理研究；確定天然氣藏、煤層氣藏、咸水層中 CO2 埋存的評(píng)價(jià)指標(biāo)等；4． 確定天然氣藏、煤層氣藏、咸水層中 CO2 埋存的地質(zhì)體篩選標(biāo)準(zhǔn)。③目的層段巖性描述與鑒定；盆地中淺層砂巖類(lèi)儲(chǔ)層沉積相研究、儲(chǔ)層—蓋層系統(tǒng)有效應(yīng)力場(chǎng)的變化研究、巖石與 CO2－水之間的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)、建立流動(dòng)模型和解法分析等。④中高滲孔隙介質(zhì)中 CO2/地層油體系相態(tài)實(shí)驗(yàn)及初步規(guī)律、儲(chǔ)層巖石的巖石力學(xué)性質(zhì)分析、改善原油性能的添加劑篩選、復(fù)雜滲流基礎(chǔ)數(shù)學(xué)模型數(shù)值求解方法與數(shù)值模擬器研究等；⑤完善 CO2 對(duì)儲(chǔ)層物性影響規(guī)律及描述方法、非均質(zhì)油藏 CO2 驅(qū)過(guò)程中突進(jìn)機(jī)理及影響因素研究、反映界面潤(rùn)濕特性的格子 Boltzmann 模型研究等；⑥CO2 捕集技術(shù)應(yīng)用評(píng)價(jià)；CO2 管道輸送工藝計(jì)算方法優(yōu)選評(píng)價(jià)；開(kāi)展①完成所有實(shí)驗(yàn)臺(tái)架的搭建；完善模擬研究模型，并獲取實(shí)驗(yàn)與計(jì)算數(shù)據(jù)；獲得煤粉 MILD 燃燒反應(yīng)機(jī)理；低成本載氧體的批量制備技術(shù)等；②提供西部油藏 CO2 埋存潛力評(píng)價(jià)報(bào)告；天然氣藏、煤層氣藏、咸水層 CO2 埋存評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及篩選標(biāo)準(zhǔn)等。③完成樣品分析鑒定工作、查明盆地中淺層 CO2 埋存地質(zhì)體特征、獲取 CO2 充注對(duì)目標(biāo)儲(chǔ)層、蓋層巖石力學(xué)性質(zhì)關(guān)鍵參數(shù)影響的規(guī)律、建立綜合考慮地下水動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)，以及地球化學(xué)等方面對(duì)地層流體流動(dòng)影響下 CO2 埋存及 CO2-EOR 的流動(dòng)模型等；④形成各類(lèi)孔隙介質(zhì)中 CO2/地層油體系相態(tài)特征的表征方法；建立復(fù)雜滲流基礎(chǔ)數(shù)學(xué)模型求解方法；⑤確定影響非均質(zhì)油藏 CO2 驅(qū)波及效率的主控因素；確定 CO2 與原油反應(yīng)物對(duì)儲(chǔ)層滲透率的影響機(jī)理與規(guī)律；建立 CO2-水兩相流 LBM 模型等。⑥1、適合含 CO2 天然氣的 CO2 提純技術(shù)方法；明確 CO2 超臨界注入相態(tài)控制規(guī)律；確定 CO2 混相驅(qū)開(kāi)發(fā)效果評(píng)價(jià)參數(shù)；形成井筒完整性對(duì)策等；發(fā)表論文 10-20 篇，申請(qǐng)專(zhuān)利 5-7 項(xiàng)。年度 研究?jī)?nèi)容 預(yù)期目標(biāo)CO2 混相驅(qū)開(kāi)發(fā)效果評(píng)價(jià)；CO2 混相驅(qū)擴(kuò)大試驗(yàn)方案及先導(dǎo)試驗(yàn)調(diào)整方案；井筒完整性對(duì)策研究等； 年度 研究?jī)?nèi)容 預(yù)期目標(biāo)第三年①多種煙氣循環(huán)方式下以煤為主的碳基燃料的燃燒特性和非主量組分賦存、遷移和轉(zhuǎn)化機(jī)理研究，燃料種類(lèi)、載氧體種類(lèi)等相關(guān)的連續(xù)性測(cè)試工作等；②天然氣藏、煤層氣藏、咸水層中CO2-巖石傳質(zhì)、溶解、擴(kuò)散、滲流的力學(xué)分析；天然氣藏、煤層氣藏CO2 埋存潛力的計(jì)算方法；天然氣藏、煤層氣藏、咸水層中 CO2 埋存的地質(zhì)體篩選標(biāo)準(zhǔn)等。③建立典型失效模式的工程地質(zhì)力學(xué)模型、CO2 在咸水層長(zhǎng)期埋存的監(jiān)測(cè)方法與技術(shù)研究、模擬在短周期時(shí)間尺度 CO2 在咸水層中的遷移、富積狀態(tài)等。④低滲透孔隙介質(zhì)中 CO2/地層油體系相態(tài)實(shí)驗(yàn)及規(guī)律總結(jié)、混相壓力與地應(yīng)力匹配關(guān)系研究、添加劑改善混相壓力效果研究、數(shù)值模擬器調(diào)試與算例應(yīng)用⑤考慮 CO2-原油相互作用的 LBM 多相多組分模型研究、CO2 驅(qū)對(duì)儲(chǔ)層物性影響的深化研究、CO2 在裂縫性低滲透油藏驅(qū)油過(guò)程中的竄流特性研究等。⑥高含 CO2 天然氣 CO2 分離提純技術(shù)方法與應(yīng)用方法研究；CO2 超臨界注入增壓工藝研究；跟蹤礦場(chǎng)試驗(yàn)；CO2 驅(qū)提高采收率關(guān)鍵因素分析；井筒安全措施及規(guī)范研究；腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)研究；采油井高效舉升工具研究。①各操作參數(shù)對(duì)以煤為主的碳基燃料的燃燒特性和非主量組分賦存、遷移和轉(zhuǎn)化機(jī)理；建立適用于燃燒設(shè)備放大的相似準(zhǔn)則等；②天然氣藏、煤層氣藏 CO2 埋存潛力的計(jì)算方法；天然氣藏、煤層氣藏、咸水層中 CO2 埋存的地質(zhì)體篩選標(biāo)準(zhǔn)等。③初步確定中淺層咸水層流體性質(zhì)與分布特征、給出目標(biāo)區(qū)安安全穩(wěn)定性?xún)r(jià)的工程地質(zhì)力學(xué)評(píng)價(jià)方法等。④建立改善 CO2/地層油體系混相條件的新方法；數(shù)值模擬器應(yīng)用。⑤建立 CO2-原油多相多組分 LBM 模型；建立 CO2 驅(qū)油藏基質(zhì)與裂縫的耦合滲流模型；確定 CO2 與油層巖石礦物反應(yīng)生成物對(duì)儲(chǔ)層物性的影響機(jī)理與規(guī)律等。⑥形成 CO2 超臨界注入方法；、推薦適合 CO2 驅(qū)采出氣的分離注入技術(shù)方法；確定 CO2 驅(qū)提高采收率關(guān)鍵因素；制訂注采井筒規(guī)范；形成 2 種井筒腐蝕監(jiān)測(cè)方法；研發(fā)分層注氣和高效舉升配套工具等。發(fā)表論文 10-20 篇，申請(qǐng)專(zhuān)利 3-5 項(xiàng)。年度 研究?jī)?nèi)容 預(yù)期目標(biāo)第四年①多種煙氣循環(huán)方式下各操作參數(shù)對(duì)多種碳基燃料的燃燒特性和非主量組分賦存、遷移和轉(zhuǎn)化機(jī)理研究；多種煙氣循環(huán)方式進(jìn)行數(shù)值模擬；包含氣固兩相流動(dòng)、傳熱的以煤為燃料的化學(xué)鏈燃燒過(guò)程數(shù)學(xué)模型等②天然氣藏、煤層氣藏、咸水層CO2 埋存潛力的評(píng)價(jià)計(jì)算；我國(guó)大型油氣藏、煤層氣藏、咸水層 CO2埋存潛力分類(lèi)及排序；編制大型油氣藏、咸水層、煤層氣藏 CO2 埋存地質(zhì)體圖冊(cè)。③盆地埋存 CO2 地質(zhì)體的時(shí)空分布、CO2 目標(biāo)封存場(chǎng)地安全穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法、目標(biāo)區(qū)塊三維地質(zhì)模型以及、CO2 在咸水層中的遷移、富積狀態(tài)、孔隙壓擴(kuò)散數(shù)值模擬研究等④補(bǔ)充相態(tài)實(shí)驗(yàn)測(cè)試與完善規(guī)律、建立混相壓力與地應(yīng)力匹配關(guān)系、完善添加劑改善混相壓力方法、數(shù)值模擬器方案應(yīng)用等。⑤孔隙群內(nèi) CO2-原油流動(dòng) LBM 模型及數(shù)值模擬研究；CO2 宏觀滲流數(shù)值模擬器、完善 CO2 在裂縫性低滲透油藏驅(qū)油過(guò)程中的竄流實(shí)驗(yàn)、提高 CO2 驅(qū)波及效率方法研究等；⑥CO2 超臨界管道輸送工藝研究；CO2 超臨界注入工設(shè)計(jì)方案研究；CO2 驅(qū)采出氣循環(huán)注入設(shè)計(jì)方案研究；總結(jié) CO2 混相驅(qū)開(kāi)發(fā)規(guī)律研究；防腐腐蝕技術(shù)對(duì)策研究；分層注氣工程方案研究等。①獲得 O2/CO2 燃燒的優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)和多污染物聯(lián)合脫除的方法；以煤為燃料的化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器模型的建立等；②提交大型天然氣藏、煤層氣藏、咸水層 CO2 埋存潛力的評(píng)價(jià)報(bào)告；大型油氣藏、咸水層、煤層氣藏 CO2埋存地質(zhì)體分布圖冊(cè)等。③明確斷裂分布與蓋層的關(guān)系、提出 CO2 埋存安全穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的工程地質(zhì)力學(xué)方法、建立更加完善的流動(dòng)模型等。④相態(tài)理論和數(shù)值模擬方法的應(yīng)用、檢驗(yàn)與完善⑤建立描述 CO2-骨架反應(yīng)的 LBM 模型；確定影響裂縫性低滲透油藏中CO2 驅(qū)油效果的主控因素；確定 CO2對(duì)巖石溶蝕導(dǎo)致儲(chǔ)層物性的變化機(jī)理與規(guī)律；形成 CO2 驅(qū)滲流理論。 。⑥CO2 超臨界注入設(shè)計(jì)方案；CO2 驅(qū)采出氣循環(huán)注入設(shè)計(jì)方案；CO2 混相驅(qū)開(kāi)發(fā)規(guī)律總結(jié)；腐蝕技術(shù)對(duì)策；形成分層注氣工藝管柱等。發(fā)表論文 10-20 篇，申請(qǐng)專(zhuān)利 3-5 項(xiàng)。年度 研究?jī)?nèi)容 預(yù)期目標(biāo)第五年①補(bǔ)充和完善研究；②項(xiàng)目與課題研究任務(wù)完成與報(bào)告匯總，并為后續(xù)工業(yè)化應(yīng)用做準(zhǔn)備；③撰寫(xiě)項(xiàng)目與課題研究總結(jié)報(bào)告；④課題結(jié)題驗(yàn)收；⑤項(xiàng)目結(jié)題驗(yàn)收。①撰寫(xiě) 10-15 篇學(xué)術(shù)論文；②申請(qǐng)專(zhuān)利 3-5 項(xiàng)；③提交課題研究總結(jié)報(bào)告，完成結(jié)題驗(yàn)收。④提交項(xiàng)目研究總結(jié)報(bào)告，完成結(jié)題驗(yàn)收。一、研究?jī)?nèi)容（一）擬解決的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題 1、燃煤 CO2 的低成本富集與分離基礎(chǔ)問(wèn)題富氧燃燒是能大規(guī)模富集燃煤 CO2 的新型燃燒的主流技術(shù)之一，需要研究基于煤粉容積燃燒方式的新型富氧燃燒理論，開(kāi)展液體吸收劑的分子設(shè)計(jì)及氣液吸收設(shè)備的多相流動(dòng)、傳質(zhì)理論等研究。其主要問(wèn)題包括：（1）基于煤粉容積燃燒（MILD）方式的新型富氧燃燒理論；（2）新型燃燒方式的熱力計(jì)算原理及工程放大規(guī)律；（3）新型燃燒方式下非主量組分的遷徙、轉(zhuǎn)換和變化行為；（4）基于化學(xué)鏈氧解耦的富氧燃燒理論； （5）新型 CO2 吸附劑研究與應(yīng)用； （6）吸收劑的分子設(shè)計(jì)及氣液吸收設(shè)備的多相流動(dòng)、傳質(zhì)問(wèn)題。2、油氣藏、煤層氣藏及咸水層等地質(zhì)體 CO2 安全埋存的基礎(chǔ)理論問(wèn)題結(jié)合中國(guó)地質(zhì)及油氣藏實(shí)際，以 CO2 的長(zhǎng)期埋存為目標(biāo)，研究目標(biāo)儲(chǔ)層和蓋層性質(zhì)及相關(guān)地質(zhì)問(wèn)題對(duì) CO2 埋存的影響和規(guī)律。其主要問(wèn)題包括：① 發(fā)展完善油氣藏、煤層氣藏、咸水層 CO2 埋存的地質(zhì)理論；② 發(fā)展完善油氣藏、煤層氣藏、咸水層 CO2 埋存評(píng)價(jià)方法； ③ 油氣藏、煤層氣藏中 CO2 資源化利用潛力評(píng)價(jià)； ④ 利用 CO2 提高煤層氣藏、天然氣藏采收率的可行性研究； ⑤ 我國(guó)工業(yè)排放 CO2 源 —匯匹配與優(yōu)化； ⑥ CO2 地下長(zhǎng)期埋存的監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)理論。 （3）CO2/地層原油體系在多孔介質(zhì)中的相態(tài)特征及其表征問(wèn)題與國(guó)外海相沉積油田相比，我國(guó)大多數(shù)油田屬于陸相沉積，原油類(lèi)型、組成相對(duì)復(fù)雜，CO2/ 不同類(lèi)型原油之間的相態(tài)變化較大。同時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)在孔隙介質(zhì)中，CO2/ 原油體系相態(tài)與 PVT 筒中顯著不同，需要深入研究，建立與發(fā)展多孔介質(zhì)中（微觀尺度）的相態(tài)理論。其主要問(wèn)題包括： ① 適合中國(guó)地質(zhì)特點(diǎn)的 CO2-原油體系的相態(tài)理論； ② 孔隙介質(zhì)中 CO2/地層油體系相態(tài)測(cè)試方法； ③ 各類(lèi)孔隙介質(zhì)（重點(diǎn)是特低滲透油藏）中 CO2/地層油體系相態(tài)特征； ④ 含其他組分（烴類(lèi)、H2S、N2 等）時(shí) CO2/地層油體系相態(tài)特征； ⑤ 改善 CO2/地層油體系混相條件的新方法及適應(yīng)性。 （4）注 CO2 提高油氣采收率的滲流力學(xué)基礎(chǔ)問(wèn)題 我國(guó)發(fā)現(xiàn)大量低滲透/特低滲透油藏，非均質(zhì)性嚴(yán)重，驅(qū)油過(guò)程中滲流規(guī)律比較復(fù)雜，容易發(fā)生氣體單向突破。需要研究 CO2 混相/ 非混相驅(qū)油在多孔介質(zhì)中的滲流規(guī)律及主控因素，發(fā)展完善 CO2 驅(qū)油流度控制與擴(kuò)大波及體積理論和方法。其主要問(wèn)題包括： ① CO2 混相 /非混相驅(qū)油在多孔介質(zhì)中的滲流規(guī)律及主控因素； ② CO2 驅(qū)油與埋存過(guò)程對(duì)地層巖石礦物及物性的影響； ③ CO2 驅(qū)油流度控制設(shè)計(jì)原理與擴(kuò)大波及體積理論和方法； ④ 地層條件下微觀及宏觀物理模擬； ⑤ 多相多組分非線(xiàn)性滲流數(shù)值模擬。（二）主要研究?jī)?nèi)容根據(jù)上述科學(xué)問(wèn)題，項(xiàng)目分解 6 個(gè)任務(wù)，設(shè)置 6 個(gè)課題組織研究。針對(duì)科學(xué)問(wèn)題 1-“燃煤 CO2 的低成本富集與分離基礎(chǔ)問(wèn)題” ，設(shè)置課題 1-“低成本富集 CO2 的新型燃燒原理和分離技術(shù) ”；針對(duì)科學(xué)問(wèn)題 2-“油藏及相關(guān)地質(zhì)體 CO2 埋存安全性評(píng)價(jià)及監(jiān)控” ，設(shè)置課題 2-“油氣藏及相關(guān)地質(zhì)體 CO2 埋存機(jī)理及潛力評(píng)價(jià)”和課題 3-“油藏及相關(guān)地質(zhì)體 CO2 埋存安全性評(píng)價(jià)及監(jiān)控 ”；針對(duì)科學(xué)問(wèn)題 3-“CO2/地層原油體系在多孔介質(zhì)中的相態(tài)特征及其表征問(wèn)題”和科學(xué)問(wèn)題 4-“注 CO2 提高油氣采收率的滲流力學(xué)基礎(chǔ)問(wèn)題” ，設(shè)置課題4-“多孔介質(zhì)中 CO2 地層油體系相態(tài)理論與數(shù)值模擬”和課題 5-“CO2 驅(qū)油中的滲流力學(xué)理論” ；針對(duì)項(xiàng)目的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)踐環(huán)節(jié)，設(shè)置課題 6-“O2 埋存和提高采收率工程技術(shù)與方法” 。各課題的主要研究?jī)?nèi)容如下：課題 1：低成本富集 CO2 的新型燃燒原理和分離技術(shù)開(kāi)發(fā)具有捕集 CO2 的化石能源新型利用技術(shù)是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模減排 CO2 的根本途徑，在各種減排技術(shù)中，氧燃燒技術(shù)已經(jīng)成為化石能源近“零排放”技術(shù)的一個(gè)很具競(jìng)爭(zhēng)力的重要發(fā)展方向，具有明顯的優(yōu)勢(shì)和較強(qiáng)的應(yīng)用前景。本課題緊密?chē)@煤炭氧燃燒方式的工業(yè)應(yīng)用，針對(duì)其存在的固有的技術(shù)難點(diǎn)開(kāi)展研究工作。針對(duì)煤粉的著火與穩(wěn)定燃燒問(wèn)題，發(fā)展一種全新的 Mild-Oxyfuel 燃燒理念和方式；為解決燃燒設(shè)備的工業(yè)放大問(wèn)題，研究熱力計(jì)算原理與工程放大規(guī)律；同時(shí)對(duì)新型燃燒方式下煤中非主量元素的遷徙變化行為研究；以及為降低制氧成本所提出的基于中間載體的鏈?zhǔn)街蒲跫夹g(shù)研究。從而為工程示范和商業(yè)化運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。研究工作將圍繞以下四個(gè)方面展開(kāi)：（ 1） MILD-Oxyfuel 燃 燒 機(jī) 理針對(duì)煤粉在 MILD-Oxyfuel 燃燒方式，研究煤粉低氧自燃溫度及 MILD 燃燒機(jī)理；研究煤粉彌散以及多相湍流反應(yīng)流的混合與競(jìng)爭(zhēng)機(jī)理，實(shí)現(xiàn)彌散顆粒多相容積燃燒過(guò)程；煤 MILD-Oxyfuel 燃燒方式下氣固相互作用機(jī)制、混合過(guò)程及傳熱特性研究。（ 2） 新 型 燃 燒 方 式 下 非 主 量 組 分 的 遷 徙 、 轉(zhuǎn) 換 和 變 化 行 為煤中礦物質(zhì)的非均勻分布特性及其礦相聚合、演化行為；高濃度 CO2 下外在礦物質(zhì)破碎特性及演變動(dòng)力學(xué)；煤中堿土元素在氧燃燒過(guò)程中的遷移行為及沾污特性；顆粒物以及易揮發(fā)重金屬排放與富集規(guī)律。（ 3） 新 型 燃 燒 方 式 的 熱 力 計(jì) 算 原 理 和 工 程 放 大 規(guī) 律在開(kāi)展對(duì)輻射特性、火焰?zhèn)鞑ニ俾省⑷紵鲀?yōu)化、受熱面的布置原則等基礎(chǔ)上，發(fā)展和完善新型燃燒方式下的熱力計(jì)算原理和方法；建立適用于燃燒設(shè)備放大的相似準(zhǔn)則，掌握燃燒設(shè)備的放大規(guī)律，為大型工業(yè)示范電站的設(shè)計(jì)、運(yùn)行提供標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)。（ 4） 基 于 中 間 載 體 富 集 O2 的 新 方 法研究不同組成及結(jié)構(gòu)的氧吸附劑的合成及性能；探討中間氧載體的批量制備技術(shù)；建立雙鼓泡床熱態(tài)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上研究基于氧氣解耦的固體燃料 O2/CO2 燃燒系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行特性；多尺度模型的建立與驗(yàn)證；為后續(xù)該技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。課題 2：油氣藏及相關(guān)地質(zhì)體 CO2 埋存機(jī)理及潛力評(píng)價(jià)圍繞 CO2 長(zhǎng)期埋存的問(wèn)題，以油氣藏、煤層氣藏、咸水層等地質(zhì)體為主要對(duì)象，研究地質(zhì)體中影響 CO2 埋存的機(jī)理及關(guān)鍵影響因素，建立科學(xué)規(guī)范的埋存潛力評(píng)價(jià)方法，并通過(guò)開(kāi)展地質(zhì)體 CO2 埋存潛力的評(píng)價(jià)，為新建大型工業(yè) CO2 排放源的布局提供決策依據(jù)。（ 1） 油 氣 藏 、 煤 層 氣 藏 、 咸 水 層 CO2 埋 存 機(jī) 理 及 地 質(zhì) 影 響 因 素 研 究從 CO2 在油氣藏、煤層氣藏及咸水層中的不同滯留方式出發(fā)，研究 CO2在地質(zhì)體中的埋存機(jī)理，分析地質(zhì)環(huán)境、地質(zhì)體分布、流體性質(zhì)、注入方式等因素對(duì)埋存效果的影響，確定埋存目標(biāo)地質(zhì)體的篩選及評(píng)價(jià)埋存能力的指標(biāo)體系。（ 2） 油 氣 藏 、 煤 層 氣 藏 、 咸 水 層 等 地 質(zhì) 體 CO2 埋 存 潛 力 評(píng) 價(jià) 方 法 研 究以 CO2 在地質(zhì)體中的埋存機(jī)理為基礎(chǔ)，考慮埋存的有效性和長(zhǎng)期安全性，完善油氣藏中 CO2 埋存潛力的計(jì)算方法，建立煤層氣藏、咸水層中 CO2 埋存潛力的計(jì)算方法。（ 3） 油 氣 藏 、 煤 層 氣 藏 、 咸 水 層 等 大 型 地 質(zhì) 體 CO2 埋 存 潛 力 評(píng) 價(jià)開(kāi)展國(guó)內(nèi)適宜 CO2 埋存的大型油氣藏、煤層氣藏、咸水層的篩選，進(jìn)行大型地質(zhì)體中 CO2 埋存適宜性評(píng)價(jià)及潛力計(jì)算，確定我國(guó)大型地質(zhì)體中 CO2 的埋存潛力。（ 4） 我 國(guó) CO2 埋 存 地 質(zhì) 體 分 布 圖 冊(cè) 編 制 及 埋 存 發(fā) 展 戰(zhàn) 略 研 究根據(jù)油氣藏、煤層氣藏、咸水層中 CO2 埋存潛力的評(píng)價(jià)結(jié)果，編制我國(guó)CO2 埋存地質(zhì)體分布圖冊(cè)，根據(jù)地質(zhì)體特征、埋存規(guī)模、技術(shù)成熟水平等因素，對(duì) CO2 埋存潛力進(jìn)行分類(lèi)劃分，制定 CO2 埋存的中遠(yuǎn)期發(fā)展目標(biāo)。課題 3：油藏及相關(guān)地質(zhì)體 CO2 埋存安全性評(píng)價(jià)及監(jiān)控選擇我國(guó)有代表性的大型含油氣盆地為重點(diǎn)，以 CO2 的長(zhǎng)期、安全埋存為目標(biāo)，研究目標(biāo)儲(chǔ)層和蓋層性質(zhì)和特征及其力學(xué)穩(wěn)定性，建立 CO2 埋存的監(jiān)測(cè)方法與技術(shù)。根據(jù)研究需要，將課題分解為七個(gè)子任務(wù)：（ 1） 沉 積 盆 地 充 填 演 化 與 地 質(zhì) 埋 存 體 時(shí) 空 分 布 特 征運(yùn)用沉積學(xué)及盆地分析的相關(guān)理論與方法，從盆地性質(zhì)、構(gòu)造發(fā)育、地層發(fā)育、沉積相特征等方面分析 CO2 目標(biāo)埋存盆地的充填演化特征；刻畫(huà)目標(biāo)埋存體儲(chǔ)層和蓋層的地質(zhì)特征、物性特征及其圈閉類(lèi)型，并給出咸水層礦化度、水的化學(xué)組分及類(lèi)型；分析 CO2 目標(biāo)埋存體儲(chǔ)層、蓋層及斷裂的空間配置特征及其地質(zhì)歷史演化期次。（ 2） CO2 埋 存 的 油 藏 及 相 關(guān) 地 質(zhì) 埋 存 體 的 精 細(xì) 地 質(zhì) 描 述進(jìn)行埋存體地層的精細(xì)對(duì)比研究，細(xì)化認(rèn)識(shí)構(gòu)造圈閉；分級(jí)界面控制，建立等時(shí)層序地層格架；分析沉積微相展布，預(yù)測(cè)其橫向變化；評(píng)價(jià)儲(chǔ)層和蓋層，并研究?jī)?chǔ)層非均質(zhì)性和蓋層的物性特征；在前面研究的基礎(chǔ)上建立 CO2 目標(biāo)埋存體的精細(xì)地質(zhì)模型。（ 3） CO2 與 水 巖 相 互 作 用 機(jī) 理 研 究在不同溫度壓力條件下，利用試驗(yàn)區(qū)塊的巖石樣品與 CO2－水之間的相互作用，分析測(cè)定反應(yīng)后礦物的特征，對(duì) CO2 在地質(zhì)埋存體中與周?chē)橘|(zhì)作用的過(guò)程以及圈閉機(jī)理進(jìn)行解釋?zhuān)接懺陉懴喑练e盆地 CO2 地質(zhì)封存的特征。4、 CO2 埋 存 的 目 標(biāo) 儲(chǔ) 蓋 層 工 程 地 質(zhì) 力 學(xué) 特 征 與 安 全 穩(wěn) 定 性 評(píng) 價(jià)識(shí)別影響目標(biāo)埋存體儲(chǔ)層、蓋層安全穩(wěn)定性的工程地質(zhì)力學(xué)因素，分析儲(chǔ)層、蓋層工程地質(zhì)力學(xué)特征，采用工程地質(zhì)力學(xué)分析、巖體斷裂力學(xué)分析、物理力學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)和流-固耦合數(shù)值模擬等相結(jié)合的方法，研究 CO2 目標(biāo)埋存體儲(chǔ)層、蓋層對(duì) CO2 流體注入過(guò)程的工程地質(zhì)力學(xué)響應(yīng)機(jī)制；研究目標(biāo)儲(chǔ)層、蓋層巖石的潛在失效模式與斷裂力學(xué)判據(jù)或破壞準(zhǔn)則，建立典型失效模式的工程地質(zhì)力學(xué)模型；開(kāi)展 CO2 目標(biāo)封存場(chǎng)地安全穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法的綜合研究，建立進(jìn)行 CO2 封存的目標(biāo)儲(chǔ)層、蓋層安全穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的工程地質(zhì)力學(xué)方法，并將此研究成果初步應(yīng)用于 CO2 埋存場(chǎng)地穩(wěn)定性評(píng)價(jià)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中。5、 CO2 在 油 藏 儲(chǔ) 集 層 和 深 部 咸 水 層 長(zhǎng) 期 埋 存 的 監(jiān) 測(cè) 方 法 與 技 術(shù) 研 究根據(jù)在不同介質(zhì)中碳穩(wěn)定同位素（δ 13C 值）的特征，系統(tǒng)測(cè)定試驗(yàn)區(qū)塊的水、氣體以及巖石樣品的 δ 13C 背景值，對(duì)注入試驗(yàn)不同時(shí)期的碳同位素比值變化進(jìn)行研究，以確定 CO2 在油藏儲(chǔ)集層與深部咸水層的運(yùn)移特性以及可能發(fā)生的泄漏，監(jiān)測(cè) CO2 在油藏儲(chǔ)集層與深部咸水層長(zhǎng)期埋存的安全性。6、 CO2 在 地 質(zhì) 埋 存 體 中 運(yùn) 移 的 數(shù) 值 模 擬在組分模型和考慮流固耦合的基礎(chǔ)上建立更加完善的流動(dòng)模型，基于一般組分模型的框架進(jìn)行 CO2-EOR 程序系統(tǒng)設(shè)計(jì)，對(duì)新的流動(dòng)模型進(jìn)行離散和求解并開(kāi)發(fā)相應(yīng)的數(shù)值模擬程序。發(fā)展 CO2 前緣地球物理方法，對(duì) CO2 在埋存地質(zhì)體中的流動(dòng)運(yùn)移動(dòng)態(tài)以及驅(qū)油效果進(jìn)行預(yù)測(cè)與數(shù)值模擬。7、 CO2 在 多 孔 介 質(zhì) 的 多 相 流 動(dòng) 與 孔 隙 壓 傳 播 特 征引入物質(zhì)界面動(dòng)力機(jī)制，改進(jìn) CO2 咸水層多相流動(dòng)數(shù)值模式，發(fā)展非正交同位網(wǎng)格三維高階精度時(shí)空守恒元/解元數(shù)值方法與三維雜交粒子水平集方法；開(kāi)展物理實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證所發(fā)展的數(shù)值算法的可靠性，并開(kāi)展 CO2 注入埋存體所激發(fā)的孔隙壓在埋存體中的傳播與積累特征研究；開(kāi)展在試驗(yàn)區(qū) CO2 地質(zhì)封存多相流動(dòng)數(shù)值模擬研究，模擬短周期內(nèi)（100 年時(shí)間尺度內(nèi)）不同溫度、壓力與礦化度條件下 CO2 在咸水層中的遷移、富集狀態(tài)，研究孔隙壓擾動(dòng)的傳播與壓力積累時(shí)空演變過(guò)程。課題 4：多孔介質(zhì)中 CO2 地層油體系相態(tài)理論與數(shù)值模擬針對(duì)陸相沉積儲(chǔ)層原油中重質(zhì)成分較多，地層溫度梯度較大，油層埋藏深度較深的特點(diǎn)，以及主要應(yīng)用對(duì)象包含高中低滲透儲(chǔ)層的實(shí)際，探索和建立孔隙介質(zhì)中 CO2/地層油體系相態(tài)關(guān)鍵參數(shù)測(cè)試方法；測(cè)試和歸納各類(lèi)孔隙介質(zhì)（重點(diǎn)是特低滲透儲(chǔ)層介質(zhì)）中 CO2/地層油體系相態(tài)特征；實(shí)驗(yàn)并總結(jié)含其他組分（烴類(lèi)、H2S、N2 等）時(shí) CO2/地層油體系相態(tài)特征；研究改善 CO2/地層油體系混相條件的新方法及適應(yīng)性；研究多相多組分非線(xiàn)性數(shù)值模擬理論；總結(jié)和形成中國(guó)油藏特點(diǎn)的 CO2-地層油體系相態(tài)理論及考慮復(fù)雜滲流特點(diǎn)的數(shù)值模擬方法。（ 1） 探 索 和 建 立 孔 隙 介 質(zhì) 中 CO2/地 層 油 體 系 相 態(tài) 關(guān) 鍵 參 數(shù) 測(cè) 試 方 法利用恒速壓汞（孔隙分析儀）分析了解類(lèi)孔隙介質(zhì)的孔隙結(jié)構(gòu)特征、尺度范圍，分析孔隙空間影響流體間傳質(zhì)的主控因素；利用 CT、核磁共振以及微觀模型等可視手段，建立孔隙介質(zhì)中 CO2/地層油體系相態(tài)關(guān)鍵參數(shù)測(cè)試方法；（ 2） 各 類(lèi) 孔 隙 介 質(zhì) 中 CO2/地 層 油 體 系 相 態(tài) 特 征 研 究 ；以 PVT 測(cè)試系統(tǒng)為基礎(chǔ)，結(jié)合孔隙介質(zhì)中 CO2/地層油體系相態(tài)新方法，系統(tǒng)研究孔隙介質(zhì)中 CO2/地層油體系相態(tài)特征；通過(guò)對(duì)比分析兩類(lèi)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，進(jìn)一步完善孔隙介質(zhì)中相態(tài)測(cè)試方法；歸納總結(jié)各類(lèi)孔隙介質(zhì)中 CO2/地層油體系相態(tài)特征及其影響因素，建立表征方法和相關(guān)理論；（ 3） 改 善 CO2/地 層 油 體 系 混 相 條 件 的 新 方 法 及 適 應(yīng) 性 研 究 ；針對(duì)地層應(yīng)力特點(diǎn)，探索高于原始地層壓力條件下，CO2/地層油體系混相條件的適應(yīng)性和安全性；針對(duì)地層油組分特點(diǎn)，探索篩選有機(jī)或無(wú)機(jī)添加劑改善 CO2/地層油體系混相條件；形成安全、有效、低成本的改善 CO2/地層油體系混相條件的新方法。（ 4） 多 相 多 組 分 非 線(xiàn) 性 數(shù) 值 模 擬 方 法 研 究 ；以室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究為基礎(chǔ)，綜合考慮流體傳質(zhì)、固液物理化學(xué)反應(yīng)/作用、宏觀和微觀擴(kuò)散/彌散、流體相態(tài)與組成變化等多種復(fù)雜因素，建立基礎(chǔ)數(shù)學(xué)模型，建立求解方法，優(yōu)化數(shù)值計(jì)算方法，編制數(shù)值模擬器，豐富多相多組分非線(xiàn)性數(shù)值模擬理論。（ 5） 陸 相 沉 積 特 點(diǎn) 的 CO2-地 層 油 體 系 相 態(tài) 理 論 及 復(fù) 雜 滲 流 數(shù) 值 模 擬 方 法以室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究成果為基礎(chǔ)，結(jié)合油田試驗(yàn)區(qū)實(shí)際進(jìn)展，驗(yàn)證和完善CO2-地層油體系相態(tài)描述與表征方法，形成理論與知識(shí)體系，支持復(fù)雜滲流數(shù)學(xué)模型構(gòu)建；結(jié)合油田試驗(yàn)區(qū)需求，應(yīng)用數(shù)值模擬器計(jì)算 CO2 驅(qū)油與埋存方案，模擬動(dòng)態(tài)過(guò)程，在應(yīng)用中修正和完善數(shù)學(xué)模型及其算法，形成復(fù)雜滲流數(shù)值模擬方法。課題 5：CO2 驅(qū)油中的滲流力學(xué)理論本課題從微觀和宏觀機(jī)理研究入手，采用理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，針對(duì)我國(guó)典型非均質(zhì)油藏條件的特點(diǎn)，研究 CO2 混相 /非混相驅(qū)油在多孔介質(zhì)中的滲流規(guī)律及主控因素，明確 CO2 驅(qū)油與埋存過(guò)程對(duì)地層巖石礦物及物性的影響機(jī)理與規(guī)律，提出 CO2 驅(qū)油流度控制與擴(kuò)大波及體積的方法，為改善 CO2 驅(qū)油效果提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持，發(fā)展和完善 CO2 驅(qū)油中的復(fù)雜滲流理論。（ 1） CO2 驅(qū) 油 過(guò) 程 中 多 相 滲 流 的 微 觀 數(shù) 值 模 擬建立描述多相多組分在孔隙內(nèi)流動(dòng)的格子 Boltzmann（LB ）模型，發(fā)展描述流體內(nèi)部不同組分及相態(tài)之間相互作用模型、流體與骨架之間相互作用模型?；诎l(fā)展的計(jì)算模型，開(kāi)展孔隙尺度的微觀數(shù)值模擬，研究 CO2 驅(qū)油過(guò)程中的滲流力學(xué)微觀機(jī)理，包括：超臨界 CO2 在多孔介質(zhì)內(nèi)的微觀運(yùn)移規(guī)律、CO2-水多相體系在孔隙介質(zhì)內(nèi)的微觀運(yùn)移規(guī)律與機(jī)理、CO2- 原油在孔隙介質(zhì)內(nèi)的混相和非混相微觀運(yùn)移規(guī)律、CO2-巖石反應(yīng)與流動(dòng)及傳質(zhì)之間的相互影響規(guī)律等。通過(guò)上述模擬計(jì)算，分析地層條件下含 CO2 的多相體系的滲流特點(diǎn)，并與相關(guān)物理實(shí)驗(yàn)和宏觀數(shù)值模擬相互支持、相互驗(yàn)證。（ 2） CO2 驅(qū) 油 過(guò) 程 中 儲(chǔ) 層 巖 石 物 性 變 化 機(jī) 理研究長(zhǎng)期埋存條件下和驅(qū)油過(guò)程中 CO2 與油層巖石、地層水反應(yīng)生成物質(zhì)的析出、固化及其對(duì)儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)和滲透率的影響機(jī)理與規(guī)律：CO2 與巖石組分反應(yīng)生成物對(duì)儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)和滲透率的影響機(jī)理與規(guī)律：采用同步輻射裝置對(duì)不同巖石與 CO2 作用后的巖樣內(nèi)部進(jìn)行觀察得到不同徑向角度下圖片，通過(guò)對(duì)圖片的數(shù)學(xué)反演分析巖樣的孔隙、吼道，從而得到表征多孔介質(zhì)的屬性參數(shù)如孔隙度、吼道分布、連通性及迂曲度等，研究 CO2 驅(qū)替過(guò)程中，在不同的油藏溫度及壓力下，CO2 與不同類(lèi)型的巖石礦物反應(yīng)所生成的物質(zhì)所引起的儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)的變化以及對(duì)儲(chǔ)層滲透率的影響；巖石表面性質(zhì)的變化對(duì)儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)和滲透率的影響。CO2 對(duì)巖石礦物溶蝕導(dǎo)致儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)和滲透率的變化機(jī)理與規(guī)律：研究CO2 與地層水反應(yīng)所形成的碳酸對(duì)巖石溶蝕所引起的儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)的變化以及對(duì)滲透率的影響；溫度、壓力以及地層水的組成對(duì)不同類(lèi)型的儲(chǔ)層巖石孔隙結(jié)構(gòu)和滲透率的影響；CO2 與巖石的作用時(shí)間對(duì)孔隙結(jié)構(gòu)和滲透率的影響。CO2 與地層水中不同離子反應(yīng)生成物對(duì)儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)和滲透率的影響機(jī)理與規(guī)律：研究 CO2 驅(qū)替過(guò)程中，在不同的溫度及壓力下，地層水中的不同離子與 CO2 作用所生成的不同沉積物對(duì)儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)和滲透率影響；地層水的離子組成和礦化度對(duì)沉積物形成影響。（ 3） CO2 驅(qū) 油 過(guò) 程 中 儲(chǔ) 層 流 體 物 性 變 化 機(jī) 理研究 CO2 與原油反應(yīng)的生成物質(zhì)及瀝青質(zhì)、石蠟等固態(tài)析出物質(zhì)對(duì)儲(chǔ)層滲透率的影響機(jī)理與規(guī)律；CO2 與原油重組分反應(yīng)的生成物、瀝青質(zhì)、蠟顆粒對(duì)儲(chǔ)層滲透率的影響機(jī)理與規(guī)律：采用同步輻射裝置的對(duì)不同種類(lèi)的原油及地層水與 CO2 作用后的巖樣內(nèi)部進(jìn)行觀察得到不同徑向角度下圖片，通過(guò)對(duì)圖片的數(shù)學(xué)反演分析巖樣的孔隙、吼道，從而得到表征多孔介質(zhì)的屬性參數(shù)如孔隙度、吼道分布、連通性及迂曲度等，研究在混相和非混相條件下，CO2 對(duì)原油抽提后所剩余的重組分（瀝青質(zhì)、蠟顆粒）所引起的儲(chǔ)層滲透率的變化；考察溫度、壓力以及原油組成的影響；CO2 與原油反應(yīng)的生成物、瀝青質(zhì)、蠟顆粒與水間的界面性質(zhì)及其儲(chǔ)層滲透率影響。儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)變化對(duì)滲透率、孔隙度等影響研究：當(dāng) CO2 與油層巖石、地層水反應(yīng)生成物質(zhì)的析出、固化，使得儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，根據(jù)以上研究結(jié)果，采用微觀數(shù)值模擬方法或直接在吼道中求解 N-S 方程，從微觀角度開(kāi)展CO2 驅(qū)油滲流力學(xué)研究，最終得到不同條件下的地層滲透率的變化，尤其對(duì)低滲透油藏，當(dāng) CO2 驅(qū)油時(shí)孔隙結(jié)構(gòu)或吼道的微小變化可能導(dǎo)致滲透率的變化。CO2 驅(qū)儲(chǔ)層物性變化的物理化學(xué)模型研究：根據(jù) CO2 與儲(chǔ)層巖石、地層水以及原油作用所引起的儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)和滲透率的變化規(guī)律，建立 CO2 對(duì)儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)、滲透率改變的物理化學(xué)模型。CO2 驅(qū)油的宏觀數(shù)值模擬研究：根據(jù)上述研究結(jié)果，提出 CO2 驅(qū)油的滲流方程，采用非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格及有限體積離散方法，對(duì) CO2 驅(qū)油進(jìn)行宏觀數(shù)值模擬研究，并從宏觀角度揭示 CO2 驅(qū)油滲流機(jī)理。（ 4） CO2 混 相 /非 混 相 驅(qū) 油 在 多 孔 介 質(zhì) 中 的 滲 流 規(guī) 律 及 主 控 因 素針對(duì) CO2 在多孔介質(zhì)中的滲流規(guī)律開(kāi)展混相和非混相的條件研究，建立基于典型原油組分的混相壓力數(shù)學(xué)表征方法，并形成 CO2 混相和非混相在多孔介質(zhì)中的滲流數(shù)學(xué)模型，尋求一維驅(qū)替和二維平面物理模擬實(shí)驗(yàn)的數(shù)值反演方法，針對(duì) CO2 在多孔介質(zhì)滲流過(guò)程中的混相和非混相現(xiàn)象進(jìn)行滲流特征的主控因素研究，描述混相和非混相條件下多孔介質(zhì) CO2 滲流的影響因素。典型原油組分的 CO2 混相壓力數(shù)學(xué)表征方法：不同原油組分的原油與CO2 混相條件研究；建立 CO2 混相壓力數(shù)學(xué)表征方法?？紤]混相和非混相時(shí)多孔介質(zhì)中 CO2 的分區(qū)滲流數(shù)學(xué)模型：基于混相壓力為控制邊界的多孔介質(zhì)中 CO2 混相滲流數(shù)學(xué)模型；考慮混相和非混相時(shí)多孔介質(zhì)中 CO2 的分區(qū)滲流數(shù)學(xué)模型。多孔介質(zhì)中 CO2 滲流的數(shù)值實(shí)驗(yàn)方法：多孔介質(zhì)中 CO2 的分區(qū)滲流數(shù)學(xué)模型的求解；CO2 一維驅(qū)替實(shí)驗(yàn)的數(shù)值實(shí)驗(yàn)方法；CO2 二維平面物理模擬實(shí)驗(yàn)的數(shù)值實(shí)驗(yàn)方法。多孔介質(zhì)中 CO2 滲流規(guī)律的主控因素：影響多孔介質(zhì)中 CO2 混相和非混相滲流條件的主控因素；基于多孔介質(zhì)中的 CO2 混相/ 非混相滲流規(guī)律的研究，通過(guò)分析不同因素（流體性質(zhì)、儲(chǔ)層特征、注采條件等）對(duì) CO2 混相半徑、滲流能力、壓力分布、驅(qū)油效率的影響，篩選影響 CO2 混相、非混相在多孔介質(zhì)中滲流的主控因素，總結(jié)影響多孔介質(zhì)中 CO2 滲流效果的主控因素。（ 5） CO2 驅(qū) 油 流 度 控 制 設(shè) 計(jì) 原 理 與 擴(kuò) 大 波 及 體 積 方 法 CO2 驅(qū)儲(chǔ)層流體在孔隙和裂縫中的流動(dòng)與滲流機(jī)理：研究 CO2 在地層條件下、不同滲透性、不同孔隙類(lèi)型以及不同巖性的多孔介質(zhì)中的滲流特性，揭示其滲流及驅(qū)油機(jī)理。CO2 非混相驅(qū)油過(guò)程中的粘性指進(jìn)機(jī)理及主控因素：研究 CO2 非混相驅(qū)油過(guò)程中粘性指進(jìn)的模擬及描述方法的建立；非混相條件下，各種因素（主要研究溫度、壓力以及不同注入條件）對(duì)粘性指進(jìn)的影響，探索主要影響因素及控制方法。CO2 在非均質(zhì)油藏驅(qū)油過(guò)程中的突進(jìn)機(jī)理與影響因素研究：CO2 在不同滲透性及非均質(zhì)性多孔介質(zhì)中驅(qū)油效率研究；氣體在注入過(guò)程中的動(dòng)態(tài)反應(yīng)與驅(qū)油效果的關(guān)系研究；氣體突進(jìn)因素的構(gòu)成及主要影響因素。CO2 在裂縫性低滲透油藏驅(qū)油過(guò)程中多相滲流及竄流特性研究：油水在裂縫和致密基質(zhì)介質(zhì)中的滲流實(shí)驗(yàn)；CO2 在裂縫和致密基質(zhì)的滲流實(shí)驗(yàn)；油、水和 CO2 在裂縫 —致密基質(zhì)中的滲流理論分析。提高 CO2 驅(qū)波及效率的方法：重點(diǎn)開(kāi)展提高二氧化碳粘度的機(jī)理及方法；在地層條件下增加 CO2 粘度的可行性研究；低滲透非均質(zhì)油藏中抑制 CO2 竄流方法的研究。課題 6：CO2 埋存和提高采收率工程技術(shù)與方法目前在 CO2 捕集、埋存和利用等方面還面臨如何實(shí)現(xiàn)低成本 CO2 捕集與分離，采油井見(jiàn) CO2 后的伴生氣中 CO2 分離利用技術(shù)以及驗(yàn)證規(guī)?；瘧?yīng)用技術(shù)可靠性；由于礦場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)間短，低滲透油蔵 CO2 驅(qū)開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)規(guī)律掌握不清，地層壓力與混相壓力差值較小的油藏達(dá)到并保持混相狀態(tài)的技術(shù)方法還需攻關(guān)并在擴(kuò)大試驗(yàn)中完善；利用老注采井實(shí)施 CO2 驅(qū)油與埋存的注采井筒安全風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)，緩蝕劑加注工藝以及腐蝕動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)等腐蝕防護(hù)對(duì)策，CO 2 驅(qū)分層注氣及采油井舉升工藝等重大理論技術(shù)問(wèn)題需要進(jìn)一步深化。（ 1） CO2 提 純 新 方 法 和 理 論立足油氣田 CO2 埋存和驅(qū)油應(yīng)用，重點(diǎn)研究含 CO2 氣田氣開(kāi)發(fā)過(guò)程中的CO2 捕集和提純的方法與理論，研究 CO2 儲(chǔ)存和長(zhǎng)距離管道輸送的基礎(chǔ)理論、計(jì)算方法和工藝技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)大規(guī)模 CO2 驅(qū)油與埋存提供廉價(jià)氣源，或降低儲(chǔ)運(yùn)成本。①CO 2 捕集技術(shù)方法與理論②CO 2 儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)方法與理論（ 2） CO2 驅(qū) 采 出 氣 回 注 技 術(shù) 與 方 法與 CO2 液態(tài)注入工藝相比，采用超臨界注入工藝實(shí)現(xiàn) CO2 埋存和驅(qū)油更加經(jīng)濟(jì)，更容易達(dá)到混相。但我國(guó) CO2 超臨界注入工藝研究幾乎還是空白，需要探索 CO2 超臨界壓縮相態(tài)控制規(guī)律，研究適合不同規(guī)模的 CO2 注入流程和工藝方法。同時(shí)還需針對(duì) CO2 驅(qū)采出氣，明確 CO2 驅(qū)循環(huán)注氣過(guò)程中回注氣的指標(biāo)需求界限，優(yōu)選和探索 CO2 驅(qū)采出混合氣回注和分離注入技術(shù)與方法，為實(shí)現(xiàn)CO2 全部埋存提供理論支持。 ①CO 2 高壓注入理論與工程技術(shù)方法②CO 2 驅(qū)采出氣回注技術(shù)與方法（ 3） CO2 驅(qū) 油 油 藏 工 程 技 術(shù) 與 方 法針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)暴露的問(wèn)題，著重開(kāi)展混相狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)與分析，CO 2 驅(qū)開(kāi)發(fā)規(guī)律，開(kāi)發(fā)效果評(píng)價(jià)方法，以及提高開(kāi)發(fā)效果油藏工程方法等方面研究，以滿(mǎn)足 CO2 驅(qū)先導(dǎo)試驗(yàn)及擴(kuò)大試驗(yàn)的需要。①CO 2 驅(qū)混相狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)與分析應(yīng)用研究②CO 2 驅(qū)開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)規(guī)律研究③CO 2 驅(qū)開(kāi)發(fā)效果評(píng)價(jià)方法研究④CO 2 驅(qū)井網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)研究⑤CO 2 驅(qū)不同開(kāi)發(fā)階段混相條件分析研究⑥CO 2 驅(qū)油跟蹤模擬與評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)技術(shù)研究⑦提高開(kāi)發(fā)效果油藏工程參數(shù)優(yōu)化與方案設(shè)計(jì)技術(shù)研究（ 4） CO2 驅(qū) 油 注 采 工 程 技 術(shù) 與 方 法針對(duì) CO2 驅(qū)規(guī)?；瘧?yīng)用的注采關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)老注采井的完整性進(jìn)行系統(tǒng)的分析研究，制定科學(xué)合理的井筒完整性管理規(guī)范和技術(shù)對(duì)策，為擴(kuò)大試驗(yàn)提供借鑒基礎(chǔ)；結(jié)合 CO2 驅(qū)擴(kuò)大試驗(yàn)進(jìn)一步對(duì)緩蝕劑加注工藝及監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用評(píng)價(jià)，綜合防腐路線(xiàn)需要進(jìn)一步驗(yàn)證；研究與試驗(yàn) CO2 驅(qū)分層注氣工藝，有效調(diào)整層間矛盾；研究適合 CO2 驅(qū)采油井科學(xué)合理的生產(chǎn)管柱和合理工作制度及生產(chǎn)壓差控制技術(shù)，以達(dá)到成熟推廣應(yīng)用。①CO 2 驅(qū)油與埋存井筒完整性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及對(duì)策研究；②CO 2 腐蝕防護(hù)技術(shù)及方法完善研究；③CO 2 驅(qū)油分層注氣工藝技術(shù)；④CO 2 驅(qū)油高效舉升工藝技術(shù)。