美国致密油包含了巴肯储层,Eagle Ford储层和Niobrara储层的数十亿桶原油,致密油的巨大开发潜力对美国能源结构有着持续广泛的影响。巴肯储层的致密油是美国致密油的重要组成部分。多段水力压裂技术的突破是巴肯油藏成功开发的关键,然而该地区的一次采收率仍然低于10%,这意味着该地区致密油藏提高采收率潜力巨大。巴肯储层渗透率在0.005md左右,储层的致密性决定了巴肯油藏开发过程中需要借助先进的水力压裂技术,除此以外,通过注气为油藏增产也成为国内外学者积极探索的内容。论文将主要研究二氧化碳对该地区提高原油采收率的积极作用。在渗透率极低的致密储层,进行注二氧化碳吞吐开发致密油可能是最有效的提高采收率方法。前人研究表明,二氧化碳与致密油接触过程中,有利于提高原油采收率的因素包括了降低原油粘度、改善原油与水的流度比、降低油水间界面张力、原油体积膨胀、轻组分抽提和萃取作用、分子扩散作用、溶解气驱作用、混相效应、提高地层渗透率这九个方面。论文从研究二氧化碳与致密油体系相态变化开始,基于巴肯油藏致密油流体PVT相态模型,进行了致密油细管实验及实验模拟。不同于前人只是建立对网格孔隙度和渗透率赋相同数值的均质模型,或者对不同小层孔隙度和渗透率赋不同数值的非均质模型,论文利用Petrel软件建立巴肯地区Elkhorn Ranch油田的非均质地质模型,以此为基础利用CMG的组分模型对致密油注二氧化碳吞吐开发进行数值模拟,分析二氧化碳吞吐对提高采收率的效果并进行吞吐参数敏感性分析。细管实验模拟研究认为巴肯油藏条件(36.6MPa,115.6℃)下二氧化碳与致密油的最小混相压力为17.2MPa,地层条件下二氧化碳与致密油能够顺利混相。二氧化碳吞吐参数敏感性分析及优化结果显示,吞吐方案下采收率提高的范围为0.4%~1.8%,表明致密储层条件下想要大幅度提高采收率困难较大。在各参数对比中发现吞吐周期对采收率的最为重要。巴肯地区更适合压裂直井进行二氧化碳吞吐,二氧化碳注入量3×10~6m~3,吞吐周期为3个周期时,单井采收率从6.78%上升到8.54%,采收率提高了1.76%。