一种水溶性气藏注入-埋存全过程CO

摘要

本发明公开了一种水溶性气藏注入‑埋存全过程CO

说明书

技术领域

本发明涉及非常规油气藏勘探开发技术领域，尤其是水溶性气藏注入-埋存全过程CO

背景技术

气候与环境是当今国际社会关切的热点问题，能源行业正面临低碳转型的重大挑战，同步开展低碳可持续发展与能源稳定安全供给至关重要。二氧化碳是主要的温室气体之一，约占总量的65％；甲烷产生的温室效应是二氧化碳的21倍，但大气中甲烷含量仅占总量的15％。因此，加大二氧化碳利用率对实现碳中和目标意义重大。

高温高压气藏在长期地质活动中，伴随着天然气在地层中的迁移，容易形成天然气集中分布的情况。在深部地层水的参与下，天然气与地层水充分接触和混合，逐渐形成水溶性气藏。水溶气是水溶性气藏开发的主要目标，是一种以甲烷为主，溶解在高温、高压地层水中的非常规天然气。目前，水溶气开发主要采用高碳气开采与二氧化碳埋存结合技术，但未形成系统性的理论体系，也没有深入认识高碳气注入-埋存全过程CO

水溶性气藏注气开发过程中，注入的CO

目前关于水溶性气藏开发系统性研究较少，现有的方法主要从置换的相平衡和化学平衡角度进行热力学分析，集中在二氧化碳、甲烷在水中溶解度与压力和温度关系的研究，难以有效揭示水溶性气藏注入-埋存全过程CO

发明内容

针对现有技术中对水溶性气藏注入-埋存全过程CO

本发明提供的水溶性气藏注入-埋存全过程CO

所述高温高压配样器包括圆筒形配样罐，配样罐上下端通过密封盖密封，上端密封盖上设置实验流体进出口，实验流体进出口与四通阀B一端口连接，下端密封盖上设置液压油进出口，液压油进出口通过阀门与液压泵连接；配样罐内部设置一活塞将罐体内空间分隔为独立的上空腔和下空腔，上空腔用于盛装实验流体，下空腔内盛装液压油，通过控制液压油的量推动活塞来对上空腔内实验流体加压；所述配样罐内还设置加热元件，用于控制上空腔内的温度；所述配样罐外壁中部套设安装一环形固定件将配样罐夹持固定，环形固定件上设置有一横梁，横梁的另一端固定在一竖直的支架上，使得配样罐能够以横梁为旋转轴上下倒置旋转。

采用上述的水溶性气藏注入-埋存全过程CO

S1、准备样品：按照现场资料配制地层水。按照气样组成制备高碳气和高烃气。配制地层水所需的各组分及用量配比根据现场地层水成分分析资料确定。

S2、制备混合液：将配制好的地层水泵入高温高压配样器中，设定配样器温度恒定；在实验室条件下，将高烃气以恒定压力注入到高温高压配样器中；在恒定压力下，使配样器内的高烃气与地层水充分混合，达到气液两相溶解平衡，然后排除未溶解的气体。该步骤中，设定配样器恒定温度为地层温度；设定注入气恒定压力及配样器恒定压力为地层压力。

S3、开展溶解置换实验：在恒定压力下，将高碳气注入步骤S2得到的装有饱和高烃气的地层水的配样器中，使高碳气与液体充分接触混合，达到气液两相溶解平衡；然后排出未溶解气体，测试未溶解气体的成分组成；再排出配样器中液体，开展地层水单次脱气实验，测试溶解气水比和溶解气的气体组成。该步骤中的恒定压力与步骤S2中的恒定压力相等。

溶解气水比GWR的计算公式如下：

式中，GWR(Gas-Water Ratio)为溶解气水比，m

平均溶解气水比AGWR计算公式：

式中，AGWR(Average Gas-Water Ratio)为平均溶解气水比，m

未溶解气体的气体组成及溶解气的气体组成均由气相色谱仪测得。

S4、重复步骤S2、S3，将配制好的地层水，依次改变恒定压力条件下，饱和高烃气制备不同压力条件下的混合液；分别在对应压力条件下开展高碳气置换高烃气实验，依次测试未溶解气的气体组成、溶解气水比和溶解气的气体组成。

优选的是，步骤S1中，高碳气的各组分摩尔百分比如下：27.5％CH

优选的是，所述步骤S2具体操作为：将配制好的地层水泵入配样罐的上腔室中，设定配样罐温度恒定为地层温度；在实验室条件下，将高烃气以恒定压力注入到配样罐的上腔室中；在恒定压力下，旋转配样罐至少6小时以实现地层水和高烃气的充分混合，以达到气液两相溶解平衡，然后停止配样罐旋转，静止2小时后，翻转配样器至上腔室朝上，排除未溶解的气体。

优选的是，所述步骤S3具体操作为：在恒定压力下，将高碳气转入装有饱和高烃气的地层水的配样罐上腔室中；在恒定压力下，旋转配样罐至少6小时使高碳气与液体充分混合，以达到气液两相溶解平衡，然后停止配样器配样罐，静止2小时后，翻转配样罐使上腔室朝上，排出上腔室内的气体，测试排出气体的组成；然后旋转配样罐使上腔室朝下，排出上腔室内的地层水，开展地层水单次脱气实验，测试溶解气水比和溶解气的气体组成。

水溶性气藏注高碳气开发的目的：一方面，补充因水溶气开采造成的地层能量亏损，同时置换水中的溶解气，进一步提高水溶气采收率，增加开发经济效益；另一方面，水溶性气藏天然的地质构造为CO

水溶性气藏高碳气溶解置换高烃气机理作用：气井连续注入高碳气，受重力分异作用，注入的高碳气在储层不断扩散运移到达深部地层水，当高碳气中CO

式中，CO

与现有技术相比，本发明的有益之处在于：

本发明通过CO

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的水溶性气藏注入-埋存全过程CO

图2为高温高压配样器的结构示意图。

图3为实施例中不同压力条件下的平均溶解气水比。

图4为实施例中未溶解气中各组分的组成随压力的变化图。

图5为实施例中溶解气中各组分的组成随压力的变化图。

图1中标号：1-高压驱替泵、2-地层水容器、3-高碳气容器、4-高烃气容器、5-高温高压配样器、6-回压泵、7-气液分离器、8-气相色谱仪、9-离子色谱仪、10-压力表、11-回压表、12-回压阀、13-四通阀A、14-四通阀B、15-三通阀、16～19-阀门、51-配样罐、52-密封盖、53-活塞、54-上空腔、55-下空腔、56-横梁、57-支架。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1和图2所示，本发明提供的水溶性气藏注入-埋存全过程CO

所述高温高压配样器5包括圆筒形配样罐51，配样罐51上下端通过密封盖52密封，上端密封盖上设置实验流体进出口，实验流体进出口与四通阀B14的b端口连接，下端密封盖上设置液压油进出口，液压油进出口通过阀门19与液压泵(未示出)连接；配样罐51内部设置一活塞53将罐体内空间分隔为独立的上空腔54和下空腔55，上空腔用于盛装实验流体，下空腔内盛装液压油，通过控制液压油的量推动活塞53来对上空腔内实验流体加压；所述配样罐内还设置加热元件(未示出)，用于控制上空腔内的温度；所述配样罐外壁中部套设安装一环形固定件将配样罐夹持固定(未示出)，环形固定件上设置有一横梁56，横梁的另一端固定在一竖直的支架57上，使得配样罐能够以横梁为旋转轴上下倒置旋转。

本发明的水溶性气藏注入-埋存全过程CO

(1)样品准备：按照现场资料配制地层水，矿场地层水离子分析结果见表1。准备高碳气和高烃气，模拟的高碳气和高烃气中各组分的主要组成见表2。

表1矿场地层水分析

表2高碳气和高烃气主要组成

(2)制备饱和高烃气的地层水混合液：将配制的地层水装入高温高压配样器中，设定配样罐内温度为80℃。在实验室条件下，将高烃气以恒定压力14MPa注入到配样罐的上腔室中。在恒定压力14MPa下，旋转配样罐搅拌超过6小时，此时气液两相溶解平衡，停止配样罐旋转。实验静止2小时后，翻转配样罐使上腔室朝上，排除未溶解的气体。配样罐上腔室内的压力通过液压油施加压力。

(3)开展溶解置换实验：在恒定压力14MPa下，将高碳气注入装有饱和高烃气的地层水的配样罐上腔室中；在恒定压力14MPa下，配样罐旋转搅拌超过6小时，此时气液两相溶解平衡，停止配样罐旋转。实验静止2小时后，翻转配样罐使上腔室朝上，排出多余的气体，测试未溶解气的气体组成。翻转配样罐使上腔室朝下，缓慢打开四通阀B的端口b和端口c的阀门，开展地层水单次脱气实验，测试溶解气水比和溶解气的组成。

配制地层水密度ρ＝1.0506g/cm

定义AGWR为平均溶解气水比(average gas-water ratio)

(4)重复步骤(2)和(3)，将配制的地层水，依次改变恒定压力(如14、12、10、8、5、3MPa)饱和高烃气，制备不同压力下饱和高烃气的混合液。分别在这些压力下开展高碳气置换高碳气实验。

表3为不同压力条件下高碳气的注入量，其中每个压力下加入的高碳气的量为500ml地层水单独溶解高碳气的最大量，即每个压力下高碳气的注入量足够多，以保证注入气量充足。

表3不同压力条件下高碳气注入量

对每个压力下的3组溶解气水比求平均值，得到不同压力下的平均溶解气水比(表4)，绘制平均溶解气水比随压力变化图(图3)。由图3可知，随着压力不断下降，置换后高碳气的溶解气水比逐渐降低，但高碳气溶解气水比明显高于相同温度压力条件下高烃气在地层水中的溶解气水比。

对每个压力下的未溶解气和溶解气分别使用气相色谱仪进行组分测试，绘制未溶解气和溶解气中各组分的组成随压力的变化图。图4和图5可知，未溶解气各组分的组成和溶解气中各组分的组成随压力的升高变化趋势相同，其中CH

表4溶解置换实验过程中不同压力条件下的平均溶解气水比

对溶解置换实验后的地层水使用离子色谱仪进行离子含量测试，记录实验后每个压力下地层水离子含量变化(表5)。用高碳气置换高烃气后，由于高碳气中CO

表5溶解置换实验后地层水离子含量变化

总之，本发明提出了一种水溶性气藏注入-埋存全过程CO

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。