二氧化碳注入巖心以提高石油采收率（Enhanced Oil Recovery, EOR）是一種先進的石油開采技術，其背景植根于全球能源需求的不斷增長與環境保護的雙重挑戰。隨著傳統石油資源的逐漸枯竭，提高現有油田的采收率成為了能源行業的重要課題。二氧化碳注入技術通過將二氧化碳注入油藏，利用其在地下的溶解、膨脹和降低原油粘度的特性，增加原油流動性，從而提高采收率^[1]。

目前，科學家們對二氧化碳的封存，以及提高采收率的機理做了大量的研究，隨著技術的進步和成本的降低，二氧化碳注入巖心的方法正逐漸成為提高石油采收率的有效手段^[2]。然而，當CO₂被注入油藏時，會擾亂系統的平衡，導致CO₂、地層水和油藏巖石之間的化學反應。這些反應將改變目標儲層的一些地球化學和物理化學特征。然而，特別是在儲層條件下，這些反應在孔隙尺度上仍然缺乏定量的表征。本案例在該方向的研究填補了一些缺失。

二氧化碳提高采收率示意圖

本案例使用紐邁低場核磁共振設備，獲得了二氧化碳封存前后巖心孔隙度、滲透率和質量的變化，及四種巖心在不同作用條件下的核磁T2圖譜。著重研究了CO₂?water?rock相互作用機理，為探索
CO₂?EOR和CO₂封存領域的類似儲層提供重要參考^[3]。

圖一?CO₂、水和巖石相互作用孔隙度/滲透率增量（a）和質量損失（b）

圖二?不同巖心在CO₂?rock和CO₂?rock?water作用下的T₂

本案例研究了CO₂、水、巖心三者在碳封存過程中孔隙水平上的相互作用機制，有以下結論：

1）圖一為巖心經過CO₂封存后，其滲透率、孔隙度獲得了提高，但質量卻發生了降低。

2）圖二核磁共振試驗證明，由于溶解反應的存在，導致CO2?water?rock的振幅增加比CO2?rock試驗大，且振幅的改變幅度與不同類型的礦物和孔隙相關。

3）該案例證明了CO₂、鹽水、巖心，三者相互作用更能引起儲層中物性參數的明顯變化（孔隙度的增大），利于儲層孔隙的發育。

更多有趣內容詳見參考文獻^[3]

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參考資料

[1] Abdelaal A , Gajbhiye R , Alshehri D ,et al.Improvement of supercritical carbon dioxide foam performance for EOR in sandstone reservoirs: An experimental and optimization study[J].Gas Science and Engineering, 2022.

[2] Shiyi Y, Desheng M A, Junshi L I , et al. Progress and prospects of carbon dioxide capture,EOR-utilization and storage industrialization[J].石油勘探與開發:英文版, 2022, 49(4):955-962.

[3] Zhang Y, Shi L, Ye Z, et al. Experimental Investigation of Supercritical CO2 –Rock–Water Interactions in a Tight Formation with the Pore Scale during CO2 –EOR and Sequestration[J]. ACS Omega, 2022, 7, 27291?27299.