项目名称： 二氧化碳减排、储存和资源化利用的基
起止年限：依托部门：础研究
袁士义 中国石油集团科学技术研究院 2011.1至2015.8
中国石油天然气集团公司 教育部 中
国科学院
首席科学家：
二、预期目标
1、总体目标
发展完善适合中国国情的规模化CO2捕集、埋存及高效利用理论并将研究成果转化为技术，实施CO2长期地质埋存和资源化利用的示范，在实施的试验区提高采收率10%以上，吨油埋存CO2达到1吨以上，体现CO2减排的社会效益和CO2高效利用的经济效益。 2、五年预期目标
本项目将在前期研究基础上，在规模化CO2捕集、埋存及高效利用基础研究方面产生质的飞跃和创新。研究将围绕一个理论技术体系、发展三个理论、建立与完善四个方法，加强人才培养，最终体现两个效益，为“十二五”后形成中国特点的CO2捕集、埋存及高效利用技术体系提供理论基础和科学依据。
一个理论体系：发展与完善适合中国国情的CO2捕集、埋存及高效利用的理论技术体系。
三个理论：
（1）适合中国国情的CO2长期地质埋存理论；
（2）陆相非均质低/特低渗透油藏CO2提高采收率理论； （3）以O2/CO2循环燃烧为基础的新型燃烧理论。 建立与完善四个方法：
（1）油气藏、煤层气藏及咸水层等地质体CO2埋存潜力评价及监测方法； （2）孔隙介质中CO2/地层油体系相态特征及渗流规律表征方法； （3）提高CO2驱油效率与扩大波及体积及埋存体积新方法； （4）低成本的CO2捕集与分离方法。 人才培养：
培养CO2埋存和资源化利用国际知名专家3～5名，国内技术骨干10～15名，博士生20名，硕士研究生30～50名。
体现两个效益：
（1）通过CO2埋存与驱油现场示范，在实施油田区块年埋存CO2达到10万吨以上，吨油埋存CO2达到1吨以上，体现CO2减排的社会效益；
（2）通过CO2资源化利用现场示范，在实施油田区块提高石油采收率10％以上，体现CO2高效利用的经济效益。
三、研究方案
1、学术思路和技术途径
本项目的基本学术思路是在CO2的高效资源化利用中实现其地质埋存。依据这一基本思路设臵研究内容，综合运用环境科学、地质学、化学、物理化学、流体力学、渗流力学、油藏工程学等理论和方法，系统深入地研究我国油藏条件下CO2提高油气采收率和地质埋存的基础科学问题，为形成CO2提高油气采收率—地质埋存一体化理论和技术体系奠定基础。 根据本项目的总体研究目标，拟定如下的研究思路与途径：
（1）为实现创新性研究思路，需要建立新的研究方法和模拟实验技术，作为新理论与新技术研究的公共基础。
（2）以CO2高效利用和地质埋存为主线设臵课题，使各课题之间具有内在联系，形成一个有机的研究体系。
（3）基础研究与技术研究紧密结合。在基础研究成果的指导下研究适合我国油藏条件的CO2提高采收率新技术。
（4）室内研究与矿场试验紧密结合。加快理论与技术研究成果的转化应用，并根据油田矿场试验中暴露出的问题完善理论与技术成果。
2、项目的创新与特色
本项目的最大特色是CO2长期地质埋存和CO2高效利用相结合。与国外海相沉积油藏相比，由于我国油藏条件的特殊性，CO2地质埋存和CO2利用的基本原理和技术特点都有很大的、甚至是本质的不同。本项目基于我国各类油藏地质特点开展研究，可望取得的理论创新和形成的具有独立知识产权的新技术主要体现在以下几点：
（1）建立适合中国国情的CO2捕集、埋存及高效利用理论技术体系。
（2）发展CO2长期地质埋存理论、陆相非均质低/特低渗透油藏CO2提高采收率理论、以O2/CO2循环燃烧为基础的新型燃烧理论。
（3）建立与完善油气藏、煤层气藏及咸水层等CO2埋存潜力评价及监测方法、孔隙介质中CO2/地层油体系相态特征及渗流规律表征方法、提高CO2驱油效率与扩大波及体积新方法、规模化CO2捕集与分离方法。
（4）实现CO2减排的社会效益和CO2高效利用的经济效益。
最终形成具有自主知识产权的CO2地质埋存和高效利用的综合技术，使我国CO2安全埋存—高效利用研究处于国际前列。
3、取得重大突破的可行性分析
本项目提出的CO2提高石油采收率与地质埋存一体化技术思路代表着环境科学、地质学、物理化学、石油工程等学科领域前沿和多学科交叉的新发展方向。我国在此领域的相关研究工作与国际前沿差距不大，基本上处于同步阶段。只要抓住这一有利时机，深入开展有关应用基础和技术研究，我国完全可以在该领域内跻身于世界领先地位。
在CO2捕集方面，有望发展一种新型的高温、低氧、非均相容积反应燃烧理念，并提出基于此理念的氧燃烧方式的设计计算原理。
在提高石油采收率技术方面，CO2驱油的适应性及其效果对于油藏条件非常敏感。由于我国陆相油藏条件的特殊性，国外普遍应用、技术成熟度相对较高的CO2混相驱在我国无法成为主导技术，迫切需要建立适合我国油藏特点的全新的思路、理论和技术。这种迫切的需求形成了本项目取得理论与技术重大突破的动力。
本项目的主要承担单位有高等院校、中科院、特大型石油企业，具备产学研相结合的科研优势。项目承担单位拥有支撑本项目研究所需的实验条件，拥有长期从事相关研究工作的高水平科研队伍。另外，本建议项目的主要承担单位曾承担过多项国际合作项目，与国外相关研究机构和相关学者具有长期的合作关系，建立了良好的学术交流渠道。所有这些都为本项目取得突破性成果提供了有力的保障。
四、年度计划
年度 研究内容 在文献调研、前沿跟踪的基础上，确立项目与课题研究方案、完善技术路完成项目与课题完成开题，并： 线，全面开展研究工作。 ①小型煤粉MILD燃烧台架建设并燃①获得多种碳基燃料的燃烧特性和气态污染物析出特性；完成综合试验预期目标 烧冷态数学模型、燃烧机理、综合试装置的系统改造；载氧体氧化-还原验装置安装调试、人工合成载氧体、活性以及动力学特性的变化规律； 天然矿石载氧体等。 ②完善油藏中CO2埋存潜力评价方水层中CO2埋存实际案例研究；天然的主要埋存方式研究等。 ②完善油藏中CO2埋存与提高采收率的潜力计算方法；完成国内外天然气埋存案例分析报告； 征；建立CO2目标埋存体的精细地质法；国内外天然气藏、煤层气藏、咸藏、煤层气藏、咸水层等地质体中CO2第 气藏、煤层气藏、咸水层中CO2埋存③明确大型代表性盆地充填演化特 ③收集资料与处理资料；分析沉积盆模型；完成孔隙介质中多相流动模式特征；刻画CO2封存场地储层、盖层④建立孔隙介质中CO2/地层油体系岩石赋存的地质环境信息和地质特相态关键参数测试方法；建立CO2/地层油体系复杂渗流基础数学模型。 确定④高中低渗透岩石孔隙结构特征研⑤建立CO2细观渗流力学方程；究、建立装置与实验方法、构建CO2/CO2与地层水反应对储层物性的影响建立超临界CO2的LBM模型等。 地层油体系复杂渗流基础数学模型。 规律；⑤建立并完善实验装置、CO2渗流条⑥推荐适合含CO2天然气田的CO2捕件下对储层物性影响机理与规律研集与提纯技术；推荐CO2气态、液态究等。 储存相态控制方法和储罐绝热方法；⑥CO2捕集技术方法与理论优选；试形成CO2液态注入工业化技术等； 验区数模跟踪研究；CO2混相驱与水 申请专利3-5项。 驱开发规律的差异；注采井筒安全风发表论文10-20篇，险评价等； 一 地充填演化与地质埋存体时空分布的数值验证等。 年 征等；