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摘 要

CO₂驱油技术以其成本较低、适用范围广等优势发展较为迅速，已经成为现阶段实现CO₂资源利用与最具潜力的提高原油采收率方法之一。将分离和回收的CO₂ 注入油气层，不但可大幅提高采收率，还可在一定程度上缓解温室效应。CO₂驱油的主要机理是将大量的CO₂溶解在原油中，促使原油体积膨胀，降低原油的粘度，改善原油的流动性，从而提高采收率。针对国内油藏条件复杂、CO₂难以溶解的等问题，本文选取华东地区某油田的稠油作为研究对象，采用静态高压相平衡装置，选用凝析油作为添加组分，测定在温度373.15 K、压力范围为1~23MPa下的CO₂-稠油体系的气液两相的平衡组成。并通过所得数据带入四次状态方程，得出随着凝析油添加量的增加，CO₂在原油中的溶解度也在增加，并且它们的最小混相压力减小。

关键词： 二氧化碳 凝析油 相平衡 状态方程

Research on high-pressure equilibrium of carbon dioxide oil systems

ABSTRACT

CO₂ oil displacement technology with its low cost, wide range of advantages such as the development of more rapid, has become the current stage to achieve the use of CO₂ resources and the most potential to improve the oil recovery method. The CO₂ injected into the oil layer will be separated and recovered, which can not only enhance oil recovery, but also alleviate the greenhouse effect to a certain extent. CO₂ oil displacement is the main mechanism of the large amount of CO₂ dissolved in crude oil, to promote the volume of crude oil, reduce the viscosity of crude oil, improve the flow of crude oil, so as to improve oil recovery. According to the reservoir conditions of complex, CO₂ to dissolve the problem, this paper selects heavy oil of an oil field in East China as the research object, by high voltage static balancing device, selection of condensate oil as additive components, measurement in temperature 373.15 K and the pressure range composed of 1~23MPa under CO₂ heavy oil system of gas-liquid balance. And through the data into the four state equation, it is concluded that with the increase of the condensate oil content, the solubility of CO₂ in crude oil is also increasing, and their minimum miscible pressure decreases.

Key words: CO₂；Condensate oil；High-pressure equilibrium；State equation

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 前言 1

1.1CO₂-原油体系高压相平衡研究的背景 1

1.2国内外CO₂驱油研究状况 2

1.2.2国内研究状况 3

1.3本课题的意义和内容 4

第二章 CO2与含凝析油的原油体系高压相平衡组成的测定 6

2.1 CO₂与三种含凝析油的原油体系高压相平衡组成的测定 6

2.1.1 实验试剂 6

2.1.2 实验设备 6

2.1.3 数据处理 8

2.1.4 不确定度的计算 9

2.1.5 实验装置的可靠性验证 10

2.1.6稠油的特性参数 14

2.1.7 气液平衡数据的测定 15

2.2结果分析 18

第三章 CO₂-原油体系高压相平衡的计算 19

3.1本文所选取的状态方程与混合规则 19

3.1.1 YSL四次状态方程 19

3.2 计算步骤 20

3.3 计算原理 21

3.4 计算结果 23

3.5 结果分析 24

第四章 结论 26

参考文献 27

致 谢 30

第一章 前言

1.1CO₂-原油体系高压相平衡研究的背景

随着全球性能源短缺和气候变暖的日益加剧，控制以CO₂主导的温室气体释放，稀释大气中的CO₂，已经成为牵扯所有人类将来的挑战。当下，国际上普遍开展的是CO₂捕集埋存利用技术（CCUS）^[1]，但由于CO₂资源性利用途径欠缺，现有技术实施成本较高，实用性不佳等问题，CCUS技术迄今都没有得到大规模广泛应用。同时，CO₂驱油技术^[2]在国外发展很快，效果很好，已经成为现阶段实现CO₂资源利用与埋存的最佳结合点。将分离和回收的CO2 注入油气层，不但可大幅提高采收率，还可在一定程度上缓解温室效应。CO2在温度和压力分别高于31.2℃和7.2MPa下达到超临界状态，此时密度近于液体，粘度近于气体（如图1-1所示），扩散系数为液体的100倍，因而具有较大的溶解能力。当溶解在原油中，驱油机理主要有以下几点：

1）降低油水界面张力

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