CN115637966A - 一种地热驱动co2催化还原埋存与采油的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种注入剂以及相应的CO2埋存与采油的方法，这是一种地热驱动CO2催化还原埋存与采油的方法。本发明采用液氮压裂结合注入剂注入的技术方案，充分利用深部地热储层的热能，结合纳米Cu基催化剂，实现原油水热裂解反应以及二氧化碳热还原反应，共同实现原油采收率和二氧化碳埋存量、埋存稳定性以及埋存效率的提升，从根本上改变现有CO2采油与埋存技术存在的问题。本发明提供的是一种CO2&H2O连续注入驱油、埋存CO2的技术方案，二氧化碳热催化还原产物还可以发挥表活剂的作用，加速原油在岩石表面解吸附并流动，进一步提升驱油效率。

Description

一种地热驱动CO2催化还原埋存与采油的方法
技术领域
本发明属于CO2埋存与采油技术领域，涉及一种注入剂以及一种 CO2埋存与采油的方法，尤其涉及一种地热驱动CO2催化还原埋存与采油的方法。
背景技术
CO2埋存与采油技术由于其特有的埋存量大、气换油经济效益高的突出优势，成为当前最可行的CO2埋存技术。但是目前常见的CO2埋存与采油技术(CO2非混相驱、CO2非混相驱、CO2混相驱和碳化水驱等)主要通过将CO2注入储层驱替原油，与此同时实现CO2埋存。CO2埋存与采油技术工程应用中发现了一定的问题，包括：CO2气窜导致CO2驱油效果差、埋存效率低、埋存稳定性差；CO2与原油混合抽提原油中轻质组分，沥青质析出严重，最终导致流动通道堵塞，破坏储层；CO2与原油混合，和原油一起被持续采出，仅有少部分气体实现滞留，难以实现CO2的大规模埋存；CO2注入及埋存中压力异常变化易引发次生地质灾害。综上，对现有CO2埋存与采油技术进行优化，使其能够充分发挥CO2埋存作用，具有重要的现实意义。
因而，业内对于CO2埋存与采油技术也进行着持续的研究，并公开了一些相应的研究方案，如专利201810104415.1中公开的一种氮气辅助二氧化碳吞吐开采致密油的方法；专利201310216598.3公开的油井超临界过量注入CO2实现最大化埋固和残油驱替技术；专利 201710204187.0公开的致密油储层超临界CO2吞吐采油方法；专利 201810237470.8公开的高饱和压力油藏的CO2混相驱油方法；专利 201910478180.7公开的开采石油的方法及具有其的采油系统；专利201810273382.3公开的提高采收率的CO2注入方法及系统；专利201610913445.8公开的一种低渗油藏CO2、N2混合驱油方法；专利 201880010439.9公开的用于CO2强化采油的方法和系统等等。但是，上述这些技术方案在注入CO2时依然容易发生气窜问题。进而，现有技术也公开有一些防止气窜的技术方案。如专利201410315718.X公开的两级封窜抑制低渗透裂缝型油藏CO2驱过程中发生窜逸的采油方法；专利202110268970.X公开的一种低渗油藏二氧化碳非混相驱封窜体系及封窜方法；专利201310297000.8公开的一种高温低渗油藏CO2气驱封窜剂；专利201610369094.9公开的一种利用CO2响应表面活性剂控制 CO2驱气窜的方法；专利201210297448.5公开的一种提高低渗透油藏 CO2驱效率的方法；专利202111304265.7公开的致密油藏CO2驱多尺度控窜体系及制备方法等等技术方案。但是，这些上述这些技术方案研究出一系列的CO2封窜剂，在一定程度上可以抑制CO2气窜，但是又存在难以实现CO2大规模埋存以及成本增加等等问题。
因此，如何找到一种更为适宜的CO2埋存与采油技术，进一步解决现有的相关技术方案存在的上述技术问题，已成为业内诸多研究人员广为关注的焦点之一。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种注入剂以及一种CO2埋存与采油的方法，特别是一种地热驱动CO2催化还原埋存与采油的方法。本发明提供的注入剂及相应的方法，充分利用深部地热储层的热能，结合纳米Cu基催化剂，实现原油水热裂解反应以及CO2热还原反应，共同实现原油采收率和CO2埋存量、埋存稳定性以及埋存效率的提升，从根本上改变现有CO2采油与埋存技术存在的问题。
本发明提供了一种注入剂，按质量份数计，包括：
Figure BDA0003830066310000031
优选的，所述原油为富含沥青质和胶质的高黏度原油；
所述原油的黏度为50～150mP·s；
所述沥青质的含量为8％～25％；
所述胶质的含量大于15％。
优选的，所述支撑剂包括石英砂、铝矾土和陶粒中的一种或多种；
所述纳米Cu基催化剂包括铜催化剂和/或铜合金催化剂；
所述注入剂以油包水为基础液体，携带支撑剂和纳米Cu基催化剂的状态进入压裂裂缝；
所述注入剂在深部地热储层中，纳米Cu基催化剂黏附在所述原油水热裂解形成的多孔石油焦载体上。
本发明还提供了一种CO2埋存与采油的方法，包括以下步骤：
1)在采油井的周边设置注入井和中转井；其中，所述注入井为钻穿原油储层达到深部地热储层的注入井，所述中转井为钻穿原油储层达到深部地热储层的中转井；
所述注入井在深部地热储层的射孔为打开状态；
所述中转井在深部地热储层的射孔为打开状态；
2)利用高压液氮压裂注入井与中转井之间的深部地热储层；
3)将注入剂注入注入井，直至中转井中的原油混合液产出量等于注入量，停止注入，然后分别向注入井和中转井中下封隔器，进行焖井；
4)取下封隔器，将CO2通过注入井注入深部地热储层，驱替出储层中原油水热裂解产生的轻质原油组分并通过中转井产出，至中转井中不再产出轻质原油组分，CO2注入停止；
5)将中转井中原油储层位置的射孔打开，再将盛有纳米Cu基催化剂和多孔纳米催化剂载体的圆筒，置于中转井在原油储层和深部地热储层之间的井筒中，然后将井筒封隔器置于中转井在原油储层之上的井筒中；
6)将H2O与CO2的混合物通过注入井注入深部地热储层中，进行CO2热还原反应后，水蒸汽、CO2和CO2热还原反应产物途经中转井筒中的盛有催化剂圆筒，未反应的CO2继续发生热还原反应，随后水蒸汽、CO2、CO2热还原反应产物和纳米Cu基催化剂进入原油储层，进行原油水热裂解反应和CO2热还原反应。
优选的，所述采油井为钻穿原油储层并射开的采油井；
所述采油井的数量为一口；
所述注入井的数量为一口。
优选的，所述中转井的数量为一口或多口；
所述深部地热储层为包含干热岩的深部地热储层；
所述焖井的时间为20～30天。
优选的，所述圆桶为无顶盖且底面多孔的圆桶；
所述多孔底面装置外壁包裹有耐高温密封圈；
所述圆桶内部设置有多孔固定装置；
复合有纳米Cu基催化剂的多孔纳米催化剂载体分散固定在所述多孔固定装置上。
优选的，所述纳米Cu基催化剂和多孔纳米催化剂载体的质量比为1：(10～20)；
所述原油储层之上具体为，原油储层之上靠近原油储层的位置；
所述H2O与CO2的混合物中，H2O与CO2的体积比为1：(2.5～4)，所述体积比为在地层压力条件的体积比。
优选的，所述H2O与CO2的混合物注入具体为采油过程中持续注入；
所述CO2热还原反应产物包括有机小分子；
所述有机小分子包括甲烷、甲醇和甲酸中的一种或多种。
优选的，所述方法还包括以下步骤：
7)随着原油开采的进行，产油量逐渐降低，封堵中转井在原油储层中的射孔，射开注入井中原油储层层位，利用H2O与CO2的混合物，继续进行反向驱替。
本发明提供了一种注入剂以及相应的采用了该注入剂的CO2埋存与采油的方法。与现有技术相比，本发明针对前述现有的CO2埋存与采油技术方案进行研究，认为上述技术方案中CO2作为流体介质以非混相、混相或者超临界的状态注入油藏中驱替原油，主要存在如下问题：(1)原油储层地质结构复杂，非均质性和各向异性特征突出，注入CO2容易发生气窜，大幅度降低驱油效率和波及体积，导致最终提高采收率效果较差；(2)CO2与原油混合抽提原油中轻质组分，沥青质析出严重，最终导致流动通道堵塞，减弱流体渗流能力；与此同时进一步增强原油储层非均质性和各向异性；(3)CO2与原油混合，和原油一起被持续采出，仅有少部分气体实现滞留，难以实现CO2的大规模埋存；(4)即使实现少量CO2埋存，地层固有的非均质性和各向异性叠加气体本身活跃性，容易造成CO2泄露，重新污染环境。而上述相应的防气窜的技术方案，采用一系列的CO2封窜剂，在一定程度上虽然可以抑制CO2气窜，提高驱油效率，但是该类技术仍未突破 CO2驱油技术的固有问题：只重视CO2驱油，CO2和原油同时产出，仅有少量CO2能够被埋存，难以实现CO2大规模埋存；而且相比于其他CO2埋存技术，CO2驱油埋存技术的优势在于成本低廉、经济高效。各种复杂封窜剂的注入，虽然一定程度上提升CO2驱油效果，封窜剂本身带来的成本增加以及工程实施难度增加带来的成本提升，大幅度降低CO2驱油技术的应用价值。
基于上述对现有技术的研究，本发明认为：(1)当前CO2驱油技术只注重CO2驱油效果，CO2埋存作用被忽视。当前CO2驱油技术多采用CO2以混相、非混相或者超临界状态驱替原油，同原油共同采出，在此过程中CO2埋存量小、埋存效率低；(2)CO2驱油过程中由于原油储层固有非均质性以及各向异性导致注入的CO2容易沿裂缝、高渗透条带等优势渗流通道气窜，大幅度降低驱油效率和波及体积，造成CO2驱油效果较差；(3)CO2驱油过程中与原油混合抽提原油中轻质组分，引起沥青质析出和沉淀，阻塞渗流通道，严重伤害储层；(4) 埋存于复杂油藏储层中CO2也容易受到储层非均质性以及各向异性叠加人为和自然作用的影响而发生泄露、再次污染环境；(5)埋存于复杂油藏储层中的CO2易引起储层局部压力异常从而引发次生地质灾害。
综合以上研究，本发明特别设计了一种具有特定组成和含量的注入剂以及相应的CO2埋存与采油的方法，这是一种地热驱动CO2催化还原埋存与采油的方法。本发明采用液氮压裂结合注入剂注入的技术方案，基于深部地热储层特别是干热岩温度一般大于200℃，如此高的温度对钻具有明显损伤并且常规压裂液、携砂液极易汽化无法正常工作；液氮温度低至-196℃～-210℃，而采用液氮压裂可以有效降低深部地热储层对钻井工作的损伤，最重要的是液氮可以在一段时间内快速冷却地层，为后续流体注入提供条件，避免流体注入立即汽化；采用原油混合水、纳米Cu基催化剂携带支撑剂的特定配方的注入剂注入深部地热储层(包括干热岩)，是因为原油沸点远高于水溶液，结合前期液氮降温作用，油包水作为基础液体可以有效携带支撑剂和纳米 Cu基催化剂进入压裂裂缝；随着液氮冷却作用逐渐消退，深部地热储层(包括干热岩)高温作用H2O汽化并加速解离，原油在纳米Cu基催化剂作用下结合H2O解离产生H+发生水热裂解反应生成轻质原油和石油焦。在此过程中，H2O及轻质组分在原油中蒸发，促进多孔石油焦的形成。多孔石油焦作为纳米Cu基催化剂良好、稳定的载体，为纳米Cu基催化剂的发挥作用提供良好条件。此外，CO2在纳米Cu 基催化剂作用下结合H2O解离产生H+发生热还原反应生成甲烷、甲醇或者甲酸等有机小分子。
本发明提供的方法是一种CO2&H2O连续注入驱油、埋存CO2的技术方案，CO2&H2O注入深部地热储层(包括干热岩)，H2O汽化提供H+结合均匀分布的负载于多孔石油焦中纳米Cu基催化剂将CO2热还原为甲烷、甲醇和甲酸等有机小分子；高温CO2、H2O汽以及所产生的有机小分子一起经过中转井中安置的催化剂桶，在此过程中同样发生CO2热还原反应。最终，高温CO2、H2O汽以及CO2还原产物共同携带纳米Cu基催化剂进入原油储层。在原油储层中同时发生原油水热裂解反应、CO2热催化还原反应。其中，CO2热催化还原产物(甲酸、甲醇等)可以发挥表活剂的作用，加速原油在岩石表面解吸附并流动，进一步提升驱油效率。而且本发明技术方案中CO2热催化还原 +原油水热裂解的过程，充分利用深部地热储层的热能，结合纳米Cu 基催化剂，实现原油水热裂解反应以及CO2热还原反应，共同实现原油采收率和CO2埋存量、埋存稳定性以及埋存效率的提升，从根本上改变现有CO2采油与埋存技术存在的问题。
实验结果表明，常规CO2和H2O混合注入技术使用中，原油产量从560m3/d逐渐下降至350m3/d，而后发生CO2气窜，原油产量骤减至170m3/d。在此过程中，CO2产出量从200m3/d上升到320m3/d，并于2019年5月发生CO2气窜，CO2大量泄露。采用本发明提供的方法后，原油产量上升至620m3/d并保持稳定，CO2产出量下降至100m3/d 并保持稳定。
附图说明
图1为本发明提供的地热驱动CO2催化还原埋存与采油方法的工艺系统示意简图一；
图2为本发明提供的地热驱动CO2催化还原埋存与采油方法的工艺系统示意简图二；
图3为本发明提供的地热驱动CO2催化还原埋存与采油方法的工艺系统示意简图三；
图4为本发明提供的地热驱动CO2催化还原埋存与采油的方法在实施前后的原油产量、CO2注入量与产出量的对比统计图。
具体实施方式
为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点而不是对本发明专利要求的限制。
本发明所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。
本发明所用原料，对其纯度没有特别限制，本发明优选为工业纯或采油领域的常规纯度即可。
本发明所有工艺，其简称均属于本领域的常规简称，每个简称在其相关用途的领域内均是清楚明确的，本领域技术人员根据简称，能够理解其常规的工艺步骤。
本发明所有名词表达和简称均属于本领域常规名词表达和简称，每个名词表达和简称在其相关应用领域内均是清楚明确的，本领域技术人员根据名词表达和简称，能够清楚准确唯一的进行理解。
本发明提供了一种注入剂，按质量份数计，包括：
Figure BDA0003830066310000081
在本发明中，所述水的加入量为8.0～12.0重量份，可以为8.5～11.5 重量份，优选为9～11重量份，更优选为9.5～10.5重量份。
在本发明中，所述支撑剂的加入量为5.0～20.0重量份，可以为 8.0～17重量份，优选为11～14重量份。
在本发明中，所述纳米Cu基催化剂的加入量为0.01～0.05重量份，可以为0.015～0.045重量份，优选为0.02～0.04重量份，优选为0.025～0.035重量份。
在本发明中，所述原油优选为富含沥青质和胶质的高黏度原油。
在本发明中，所述原油的黏度优选为50～150mP·s，更优选为 70～130mP·s，更优选为90～110mP·s。
在本发明中，所述沥青质的含量优选为8％～25％，更优选为 11％～22％，更优选为14％～19％。
在本发明中，所述胶质的含量优选大于15％，更优选大于等于 18％，更优选大于等于20％。
在本发明中，所述支撑剂优选包括石英砂、铝矾土和陶粒中的一种或多种，更优选为石英砂、铝矾土或陶粒。
在本发明中，所述纳米Cu基催化剂优选包括铜催化剂和/或铜合金催化剂，更优选为铜催化剂或铜合金催化剂。具体的，所述铜合金催化剂优选包括Cu-Sn、Cu-In和Cu-Pb中的一种或多种。
在本发明中，所述注入剂以油包水优选为基础液体，携带支撑剂和纳米Cu基催化剂的状态进入压裂裂缝。
在本发明中，所述注入剂在深部地热储层中，纳米Cu基催化剂优选黏附在所述原油水热裂解形成的多孔石油焦载体上。
本发明提供了一种CO2埋存与采油的方法，包括以下步骤：
1)在采油井的周边设置注入井和中转井；其中，所述注入井为钻穿原油储层达到深部地热储层的注入井，所述中转井为钻穿原油储层达到深部地热储层的中转井；
所述注入井在深部地热储层的射孔为打开状态；
所述中转井在深部地热储层的射孔为打开状态；
2)利用高压液氮压裂注入井与中转井之间的深部地热储层；
3)将注入剂注入注入井，直至中转井中的原油混合液产出量等于注入量，停止注入，然后分别向注入井和中转井中下封隔器，进行焖井；
4)取下封隔器，将CO2通过注入井注入深部地热储层，驱替出储层中原油水热裂解产生的轻质原油组分并通过中转井产出，至中转井中不再产出轻质原油组分，CO2注入停止；
5)将中转井中原油储层位置的射孔打开，再将盛有纳米Cu基催化剂和多孔纳米催化剂载体的圆筒，置于中转井在原油储层和深部地热储层之间的井筒中，然后将井筒封隔器置于中转井在原油储层之上的井筒中；
6)将H2O与CO2的混合物通过注入井注入深部地热储层中，进行CO2热还原反应后，水蒸汽、CO2和CO2热还原反应产物途经中转井筒中的盛有催化剂圆筒，未反应的CO2继续发生热还原反应，随后水蒸汽、CO2、CO2热还原反应产物和纳米Cu基催化剂进入原油储层，进行原油水热裂解反应和CO2热还原反应。
本发明上述原油水热裂解反应能够显著降低原油黏度、增强原油流动性、提高采收率，而与此同时CO2热还原反应也发生，生成甲醇、甲酸等分子，实现CO2永久、稳定埋存。
本发明首先在采油井的周边设置注入井和中转井；其中，所述注入井为钻穿原油储层达到深部地热储层的注入井，所述中转井为钻穿原油储层达到深部地热储层的中转井；
在本发明中，所述注入井在深部地热储层的射孔优选为打开状态。
在本发明中，所述中转井在深部地热储层的射孔优选为打开状态。
在本发明中，所述采油井优选为钻穿原油储层并射开的采油井。
在本发明中，所述采油井的数量优选为一口。
在本发明中，所述注入井的数量优选为一口。
在本发明中，所述中转井的数量优选为一口或多口。
本发明再利用高压液氮压裂注入井与中转井之间的深部地热储层。
在本发明中，所述深部地热储层优选为包含干热岩的深部地热储层。
本发明然后将注入剂注入注入井，直至中转井中的原油混合液产出量等于注入量，停止注入，然后分别向注入井和中转井中下封隔器，进行焖井。
在本发明中，所述焖井的时间优选为20～30天，更优选为22～28天，更优选为24～26天。
本发明随后取下封隔器，将CO2通过注入井注入深部地热储层，驱替出储层中原油水热裂解产生的轻质原油组分并通过中转井产出，至中转井中不再产出轻质原油组分，CO2注入停止。
本发明再将中转井中原油储层位置的射孔打开，再将盛有纳米Cu 基催化剂和多孔纳米催化剂载体的圆筒，置于中转井在原油储层和深部地热储层之间的井筒中，然后将井筒封隔器置于中转井在原油储层之上的井筒中。
在本发明中，所述圆桶优选为无顶盖且底面多孔的圆桶。
在本发明中，所述多孔底面装置外壁优选包裹有耐高温密封圈。
在本发明中，所述圆桶内部优选设置有多孔固定装置。
在本发明中，复合有纳米Cu基催化剂的多孔纳米催化剂载体优选分散固定在所述多孔固定装置上。
在本发明中，所述纳米Cu基催化剂和多孔纳米催化剂载体的质量比优选为1：(10～20)，更优选为1：(12～18)，更优选为1：(14～16)。
在本发明中，所述原油储层之上具体优选为，原油储层之上靠近原油储层的位置。
本发明最后将H2O与CO2的混合物通过注入井注入深部地热储层中，进行CO2热还原反应后，水蒸汽、CO2和CO2热还原反应产物途经中转井筒中的盛有催化剂圆筒，未反应的CO2继续发生热还原反应，随后水蒸汽、CO2、CO2热还原反应产物和纳米Cu基催化剂进入原油储层，进行原油水热裂解反应和CO2热还原反应。
在本发明中，可以通过调节操作，在深部地热储层中的注入剂中的支撑剂和/或纳米Cu基催化剂优选不进入中转井中，或基本不进入中转井中。
在本发明中，进入原油储层中的纳米Cu基催化剂为催化剂圆筒中的催化剂，地热层产出混合气体可以携带桶中催化剂进入地层。在本发明中，可以定期更换催化剂桶。
在本发明中，所述H2O与CO2的混合物中，H2O与CO2的体积比优选为1：(2.5～4)，更优选为1：(2.8～3.7)，更优选为1：(3.1～3.4)。具体的，本发明上述体积比是指在地层压力条件下的体积比。
在本发明中，所述H2O与CO2的混合物注入具体优选为采油过程中持续注入。
在本发明中，所述CO2热还原反应产物优选包括有机小分子。具体的，所述有机小分子优选包括甲烷、甲醇和甲酸中的一种或多种，更优选为甲烷、甲醇或甲酸。本发明得到的CO2热还原反应产物，能够实现CO2永久稳定埋存。进一步的，CO2热还原产物，如甲醇、甲酸等有机小分子可以作为表面活性剂作用于原油，进一步提升驱油效率、提高采收率。
在本发明中，所述方法还优选包括以下步骤：
7)随着原油开采的进行，产油量逐渐降低，封堵中转井在原油储层中的射孔，射开注入井中原油储层层位，利用H2O与CO2的混合物，继续进行反向驱替。
本发明为更好的完整和细化整体技术方案，进一步提高CO2的永久埋存的稳定性，更好的提高采油过程中驱油效率，增加采油量，上述地热驱动CO2催化还原埋存与采油的方法具体可以包括以下步骤：
(1)一口注入井同时钻穿原油储层直达深部地热储层(包含干热岩)，将深部地热层(包含干热岩)射孔打开；与之对应一口或几口中转井同时钻穿原油储层和深部地热储层，将深部地热层射孔打开；一口采出井只钻穿原油储层并射开；
(2)利用高压液氮压裂注入井与中转井中间的深部地热储层(包含干热岩)；
(3)将原油、水、支撑剂和纳米Cu基催化剂以一定比例(优选质量比100:10:8.0:0.01)超声混匀后快速注入被液氮压裂的深部地热储层(包含干热岩)，直至中转井中有原油混合液产出量等于注入量，停止注入。该原油应含有较多的重质组分(包含沥青质和胶质)，黏度应介于50～150mP·s。
参见图1，图1为本发明提供的地热驱动CO2催化还原埋存与采油方法的工艺系统示意简图一。
(4)分别从注入井和中转井中下入封隔器，即焖井20天；
(5)取下封隔器，将CO2通过注入井注入深部地热储层(包含干热岩)，驱替出储层中原油水热裂解产生的轻质原油组分并通过中转井产出。至中转井中不再产出轻质原油组分，CO2注入停止；
(6)将中转井中原油储层位置射孔打开；
(7)将纳米Cu基催化剂和多孔纳米催化剂载体(质量比1:20)混合均匀放置于直径12cm，长5m圆桶中，圆桶无顶盖、有多孔底面、外壁包裹厚度约3cm耐高温密封圈，整体卡置于中转井位于原油储层和地热储层(包含干热岩)之间的井筒中；
参见图2，图2为本发明提供的地热驱动CO2催化还原埋存与采油方法的工艺系统示意简图二。
(8)将井筒封隔器放置于中转井原油储层之上靠近原油储层的井筒中；
(9)将H2O与CO2以一定比例(地层压力条件下1：(2.5～4))混合通过注入井注入深部地热储层(包含干热岩)中；深部地热储层(包含干热岩)中发生CO2热还原反应生成甲醇、甲酸等有机小分子，实现CO2永久稳定埋存；H2O汽、CO2混合物携带CO2还原产物通过中转井筒中纳米Cu基催化剂桶发生CO2热还原反应，同样生成甲醇、甲酸等有机小分子；接下来，H2O汽、CO2混合物携带CO2还原产物、纳米 Cu基催化剂进入原油储层，发生原油水热裂解反应，显著降低原油黏度、增强原油流动性、提高采收率；发生CO2热催化还原反应生成甲醇、甲酸等分子，实现CO2永久、稳定埋存。特别的CO2热还原产物- 甲醇、甲酸等有机小分子可以作为表面活性剂作用于原油，进一步提升驱油效率、提高采收率；
参见图3，图3为本发明提供的地热驱动CO2催化还原埋存与采油方法的工艺系统示意简图三。
(10)随着开发进行，产油量逐渐降低。封堵中转井在原油储层射孔、射开注入水中原油储层层位，实现功能互换，继续进行反向驱替，进一步提高原油采收率和CO2埋存量。
本发明上述内容提供了一种地热驱动CO2催化还原埋存与采油的方法以及采用的注入剂。本发明设计的具有特定组成和含量的注入剂以及相应的CO2埋存与采油的方法，通过液氮压裂结合注入剂注入的技术方案，基于深部地热储层特别是干热岩温度一般大于200℃，如此高的温度对钻具有明显损伤并且常规压裂液、携砂液极易汽化无法正常工作；液氮温度低至-196℃～-210℃，而采用液氮压裂可以有效降低深部地热储层对钻井工作的损伤，最重要的是液氮可以在一段时间内快速冷却地层，为后续流体注入提供条件，避免流体注入立即汽化；采用原油混合水、纳米Cu基催化剂携带支撑剂的特定配方的注入剂注入深部地热储层(包括干热岩)，是因为原油沸点远高于水溶液，结合前期液氮降温作用，油包水作为基础液体可以有效携带支撑剂和纳米Cu基催化剂进入压裂裂缝；随着液氮冷却作用逐渐消退，深部地热储层(包括干热岩)高温作用H2O汽化并加速解离，原油在纳米 Cu基催化剂作用下结合H2O解离产生H+发生水热裂解反应生成轻质原油和石油焦。在此过程中，H2O及轻质组分在原油中蒸发，促进多孔石油焦的形成。多孔石油焦作为纳米Cu基催化剂良好、稳定的载体，为纳米Cu基催化剂的发挥作用提供良好条件。此外，CO2在纳米Cu基催化剂作用下结合H2O解离产生H+发生热还原反应生成甲烷、甲醇或者甲酸等有机小分子。
本发明提供的方法是一种CO2&H2O连续注入驱油、埋存CO2的技术方案，CO2&H2O注入深部地热储层(包括干热岩)，H2O汽化提供H+结合均匀分布的负载于多孔石油焦中纳米Cu基催化剂将CO2热还原为甲烷、甲醇和甲酸等有机小分子；高温CO2、H2O汽以及所产生的有机小分子一起经过中转井中安置的催化剂桶，在此过程中同样发生CO2热还原反应。最终，高温CO2、H2O汽以及CO2还原产物共同携带纳米Cu基催化剂进入原油储层。在原油储层中同时发生原油水热裂解反应、CO2热催化还原反应。其中，CO2热催化还原产物(甲酸、甲醇等)可以发挥表活剂的作用，加速原油在岩石表面解吸附并流动，进一步提升驱油效率。而且本发明技术方案中CO2热催化还原+原油水热裂解的过程，充分利用深部地热储层的热能，结合纳米Cu 基催化剂，实现原油水热裂解反应以及CO2热还原反应，共同实现原油采收率和CO2埋存量、埋存稳定性以及埋存效率的提升，从根本上改变现有CO2采油与埋存技术存在的问题。
实验结果表明，常规CO2和H2O混合注入技术使用中，原油产量从560m3/d逐渐下降至350m3/d，而后发生CO2气窜，原油产量骤减至170m3/d。在此过程中，CO2产出量从200m3/d上升到320m3/d，并于2019年5月发生CO2气窜，CO2大量泄露。采用本发明提供的方法后，原油产量上升至620m3/d并保持稳定，CO2产出量下降至100m3/d 并保持稳定。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种注入剂以及一种CO2埋存与采油的方法详细描述，但是应当理解，这些实施例是在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制，本发明的保护范围也不限于下述的实施例。
实施例1
2017年12月～2019年6月，CO2和H2O以500m3:150m3(地层压力)混合通过注入井注入原油储层，原油产量从560m3/d逐渐下降 350m3/d，而后发生CO2气窜，原油产量骤减至170m3/d。在此过程中， CO2产出量从200m3/d上升到320m3/d，并于2019年5月发生CO2气窜，CO2大量泄露。特别说明，注入水温度稳定在250℃与目标地热储层温度一致。
2019年6月～2019年10月，实施本发明中的技术方案。包括，(1) 注入井深钻至地热储层并射孔打开；在采油井的周边钻取穿过原油储层达到深部地热储层的中转井并射孔打开原油储层和地热储层；(2) 利用高压液氮压裂注入井与中转井之间的深部地热储层；(3)将配置好的注入剂(原油100重量份；水10重量份；陶瓷颗粒支撑剂10重量份；纳米Cu基催化剂0.025重量份)注入注入井，直至中转井中的原油混合液产出量等于注入量，停止注入，然后分别向注入井和中转井中下封隔器，进行焖井30天；(4)取下封隔器，将CO2通过注入井注入深部地热储层，驱替出储层中原油水热裂解产生的轻质原油组分并通过中转井产出，至中转井中不再产出轻质原油组分，CO2注入停止；(5)将中转井中原油储层位置的射孔打开，再将盛有纳米Cu 基催化剂和多孔纳米催化剂载体的圆筒，置于中转井在原油储层和深部地热储层之间的井筒中，然后将井筒封隔器置于中转井在原油储层之上的井筒中；(6)将CO2和H2O以500m3:150m3(地层压力)混合物通过注入井注入深部地热储层中，而后联通中转井和采油井开采原油。原油产量上升至620m3/d并保持稳定，CO2产出量下降至100m3/d 并保持稳定。
参见图4，图4为本发明提供的地热驱动CO2催化还原埋存与采油的方法在实施前后的原油产量、CO2注入量与产出量的对比统计图。
以上对本发明提供的一种地热驱动CO2催化还原埋存与采油的方法进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，包括最佳方式，并且也使得本领域的任何技术人员都能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，和实施任何结合的方法。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。本发明专利保护的范围通过权利要求来限定，并可包括本领域技术人员能够想到的其他实施例。如果这些其他实施例具有不是不同于权利要求文字表述的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的文字表述无实质差异的等同结构要素，那么这些其他实施例也应包含在权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种注入剂，其特征在于，按质量份数计，包括：
原油 100重量份；
水 8.0～12.0重量份；
支撑剂 5.0～20.0重量份；
纳米Cu基催化剂 0.01～0.05重量份。
2.根据权利要求1所述的注入剂，其特征在于，所述原油为富含沥青质和胶质的高黏度原油；
所述原油的黏度为50～150mP·s；
所述沥青质的含量为8％～25％；
所述胶质的含量大于15％。
3.根据权利要求1所述的注入剂，其特征在于，所述支撑剂包括石英砂、铝矾土和陶粒中的一种或多种；
所述纳米Cu基催化剂包括铜催化剂和/或铜合金催化剂；
所述注入剂以油包水为基础液体，携带支撑剂和纳米Cu基催化剂的状态进入压裂裂缝；
所述注入剂在深部地热储层中，纳米Cu基催化剂黏附在所述原油水热裂解形成的多孔石油焦载体上。
4.一种CO2埋存与采油的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)在采油井的周边设置注入井和中转井；其中，所述注入井为钻穿原油储层达到深部地热储层的注入井，所述中转井为钻穿原油储层达到深部地热储层的中转井；
所述注入井在深部地热储层的射孔为打开状态；
所述中转井在深部地热储层的射孔为打开状态；
2)利用高压液氮压裂注入井与中转井之间的深部地热储层；
3)将注入剂注入注入井，直至中转井中的原油混合液产出量等于注入量，停止注入，然后分别向注入井和中转井中下封隔器，进行焖井；
4)取下封隔器，将CO2通过注入井注入深部地热储层，驱替出储层中原油水热裂解产生的轻质原油组分并通过中转井产出，至中转井中不再产出轻质原油组分，CO2注入停止；
5)将中转井中原油储层位置的射孔打开，再将盛有纳米Cu基催化剂和多孔纳米催化剂载体的圆筒，置于中转井在原油储层和深部地热储层之间的井筒中，然后将井筒封隔器置于中转井在原油储层之上的井筒中；
6)将H2O与CO2的混合物通过注入井注入深部地热储层中，进行CO2热还原反应后，水蒸汽、CO2和CO2热还原反应产物途经中转井筒中的盛有催化剂圆筒，未反应的CO2继续发生热还原反应，随后水蒸汽、CO2、CO2热还原反应产物和纳米Cu基催化剂进入原油储层，进行原油水热裂解反应和CO2热还原反应。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述采油井为钻穿原油储层并射开的采油井；
所述采油井的数量为一口；
所述注入井的数量为一口。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述中转井的数量为一口或多口；
所述深部地热储层为包含干热岩的深部地热储层；
所述焖井的时间为20～30天。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述圆桶为无顶盖且底面多孔的圆桶；
所述多孔底面装置外壁包裹有耐高温密封圈；
所述圆桶内部设置有多孔固定装置；
复合有纳米Cu基催化剂的多孔纳米催化剂载体分散固定在所述多孔固定装置上。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述纳米Cu基催化剂和多孔纳米催化剂载体的质量比为1：(10～20)；
所述原油储层之上具体为，原油储层之上靠近原油储层的位置；
所述H2O与CO2的混合物中，H2O与CO2的体积比为1：(2.5～4)，所述体积比为在地层压力条件的体积比。
9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述H2O与CO2的混合物注入具体为采油过程中持续注入；
所述CO2热还原反应产物包括有机小分子；
所述有机小分子包括甲烷、甲醇和甲酸中的一种或多种。
10.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
7)随着原油开采的进行，产油量逐渐降低，封堵中转井在原油储层中的射孔，射开注入井中原油储层层位，利用H2O与CO2的混合物，继续进行反向驱替。
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