大庆油田古龙页岩油轻质油带分布广泛，具有与CO2形成混相的有利组分、温度和压力条件，注CO2前置压裂和吞吐提高采收率潜力较大。但古龙页岩油油品特殊，相态变化规律复杂，当前相态研究尚未明确基质孔隙内CO2与古龙页岩油的相互作用。需要进一步探究基质孔隙内流体相行为，揭示注CO2提高采收率机理及潜力。中国石油大学（北京）非常规油气科学技术研究院宋兆杰教授联合大庆油田有限责任公司勘探开发研究院等单位，在状态方程和气液两相相平衡理论的基础上，通过与页岩油恒质膨胀实验、细管实验等结果校验，构建了考虑纳米限域效应的古龙页岩油-CO2两相相平衡热力学模型和基于相平衡模型的油气最小混相压力计算方法。以古页2HC井和古页9HC井页岩油为研究对象，阐明了成熟度、油/CO2比例、压力、纳米限域效应等因素影响的页岩油-CO2相间传质规律。相关研究认识刊登在《石油学报》第45卷第2期。
古页9HC井页岩油品质属于高挥发性油，甲烷摩尔分数高（65.68%），页岩油饱和压力为39.65MPa，与CO2的最小混相压力为29.71MPa；古页2HC井页岩油品质属于轻质黑油，甲烷含量相对较低（42.25%），页岩油饱和压力为22.81MPa，与CO2的最小混相压力为20.86MPa。
与常规黑油不同，古页9HC井和古页2HC井页岩油的泡点压力高于与CO2的最小混相压力；随着CO2注入量的增加，古页2HC井和古页9HC井页岩油的饱和压力均逐渐降低。在储层条件下，古页2HC井和古页9HC井页岩油可以与CO2混相。在相同的CO2注入量下，古页2HC井页岩油的分子量和黏度更高，降幅也更大，饱和压力和膨胀系数更小，变化幅度也更小。
对于成熟度不同的古页2HC井和古页9HC井页岩油，CO2的抽提效果和溶解效果均较为接近。充分接触后，注气后缘页岩油中C1—C6组分全部被抽提到气相，部分重质组分C7—C38也被抽提到气相中，古页2HC井和古页9HC井油相中CO2的摩尔分数分别升至86.63%和87.35%，注气前缘气相中甲烷的摩尔分数分别提高到74.11%和75.37%。
纳米限域效应的存在，导致纳米孔内气相中的轻质组分大量进入油相，减小了油气间组成差异，降低了界面张力和最小混相压力，有利于CO2与页岩油相溶、混相。纳米限域效应对不同成熟度页岩油的影响无明显差异，当孔隙半径由100nm降低到10nm时，古页2HC井和古页9HC井页岩油与CO2的最小混相压力分别降低20.90%和21.31%。
论文链接：http://www.syxb-cps.com.cn/CN/10.7623/syxb202402005
