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江汉盆地新沟油田二氧化碳注入技术：优化与展望

一、引言

1.1研究背景与意义

在全球气候变化和能源转型的大背景下，二氧化碳（CO_2）排放问题已成为国际社会关注的焦点。自工业革命以来，人类活动导致大量CO_2排放，引发全球气温上升、极端气候事件频发等环境问题。《巴黎协定》的签署，明确了全球将平均气温升幅控制在工业化前水平以上低于2℃之内，并努力将气温升幅限制在工业化前水平以上1.5℃之内的目标，这使得各国纷纷加大对CO_2减排技术的研发与应用力度。

能源是人类社会发展的重要物质基础，但传统化石能源的大量使用是CO_2排放的主要来源。据国际能源署（IEA）数据显示，全球能源相关的CO_2排放量在过去几十年持续增长，尽管近年来随着可再生能源的发展，增长速度有所放缓，但减排形势依然严峻。与此同时，全球石油需求在未来一段时间内仍将保持较高水平，特别是在发展中国家，经济的快速发展带动了能源需求的持续攀升。因此，如何在保障能源供应的前提下，有效降低CO_2排放，成为了亟待解决的问题。

CO_2注入技术，尤其是在油田领域的应用，即二氧化碳驱油与封存（CCUS-EOR）技术，为上述问题提供了有效的解决方案。该技术将工业生产过程中捕集的CO_2注入油田，一方面可以提高原油采收率（EOR），增加石油产量，缓解能源供需矛盾；另一方面，实现CO_2的地质封存，永久减少其向大气中的排放，对全球碳减排目标的实现具有重要意义。

江汉盆地新沟油田作为我国重要的油气产区之一，经过多年的开发，已进入开发中后期，面临着原油产量递减、采收率较低等问题。据相关资料显示，新沟油田目前的平均采收率仅为[X]%，远低于国际先进水平。在这种情况下，引入CO_2注入技术，对于新沟油田来说具有多重意义。从能源角度看，有望大幅提高原油采收率，挖掘油田剩余油潜力，延长油田开采寿命，增加油气产量，为我国能源安全提供有力保障。从环保角度讲，能够实现CO_2的有效封存，助力我国“双碳”目标的实现。据估算，若在新沟油田成功实施CO_2注入项目，每年可封存CO_2达[X]万吨，相当于植树[X]万棵，对区域乃至全球的碳减排都将产生积极影响。

此外，CO_2注入技术在新沟油田的研究与应用，还将为我国其他类似油田提供宝贵的经验借鉴，推动我国石油行业的绿色低碳发展，促进能源与环境的协调共进。

1.2国内外研究现状

二氧化碳注入技术在油田领域的应用研究由来已久，国内外众多学者和科研机构围绕该技术展开了多方面的探索与实践。

在国外，美国是较早开展二氧化碳驱油研究与应用的国家之一。早在20世纪70年代，美国就开始在得克萨斯州的一些油田进行二氧化碳驱油试验。经过多年的发展，美国已形成了较为成熟的二氧化碳驱油技术体系和配套工艺。例如，在Permian盆地，大规模的二氧化碳驱油项目取得了显著成效，部分油田的采收率提高了10%-20%。美国能源部（DOE）资助的多个研究项目，深入研究了二氧化碳在油藏中的运移规律、与原油及岩石的相互作用机制等，为二氧化碳驱油技术的优化提供了理论支持。同时，美国还在二氧化碳捕集、运输和封存等环节进行了大量实践，建立了多个大型的CCUS项目，如KemperCounty能源项目，涵盖了从二氧化碳捕集到封存的全产业链，在技术集成和项目管理方面积累了丰富经验。

加拿大在二氧化碳驱油与封存领域也处于世界前列。阿尔伯塔省拥有丰富的油砂资源，由于油砂开采和加工过程中会产生大量的二氧化碳，加拿大积极开展二氧化碳在油砂开采中的应用研究。如Quest项目，是加拿大首个大规模的CCS项目，该项目将从天然气加工厂捕集的二氧化碳运输到油藏进行驱油和封存，每年可封存约100万吨二氧化碳。加拿大的研究重点还包括二氧化碳在复杂地质条件下的封存安全性评估，通过数值模拟和现场监测等手段，对二氧化碳注入后的长期稳定性和潜在风险进行了深入分析。

欧洲各国也高度重视二氧化碳注入技术的研究与应用。挪威的Sleipner项目是世界上第一个商业化的二氧化碳封存项目，自1996年开始将天然气生产过程中分离出的二氧化碳注入海底咸水层，经过多年的监测，未发现二氧化碳泄漏等安全问题，为二氧化碳地质封存的可行性和安全性提供了有力的实践依据。此外，欧盟资助的多个研究项目，如CO2ReMoVe项目，致力于研究二氧化碳在不同地质构造中的注入和储存特性，以及对环境和生态系统的潜在影响，推动了欧洲在该领域的技术发展和政策制定。

国内对二氧化碳注入技术的研究起步相对较晚，但近年来发展迅速。中国石化在胜利油田开展了一系列二氧化碳驱油试验和示范项目。其中，“齐鲁石化-胜利油田百万吨级CCUS项目”是我国首个百万吨级CCUS项目，每年可减排二氧化碳100万吨，预计15