Fortschritte bei der CO2-Injektion zur Verbesserung der Kohlenwasserstoff-Rückgewinnung: Reservoiranwendungen, Mechanismen, Mobilitätskontrolltechnologien und Herausforderungen

Die CO2-Injektion ist eine der fortschrittlichsten und kommerziell bewährten Methoden zur Verbesserung der Kohlenwasserstoff-Rückgewinnung. Es wurde gezeigt, dass die CO2-Injektion in konventionellen Ölvorkommen sehr effektiv ist und zunehmend auch in Erdgas-, unkonventionellen und Steinkohle-Methanlagerstätten Beachtung findet. Die Vorteile der CO2-Injektion liegen in den vorteilhaften Phaseneigenschaften und Wechselwirkungen mit Reservoirflüssigkeiten, wie z. B. Schwellung, Reduzierung der Ölviskosität, Reduzierung der Grenzflächenspannung und mischbare Verdrängung in günstigen Fällen. Die niedrige Viskosität und Dichte von CO2 im Vergleich zu Reservoirflüssigkeiten führen jedoch zu ungünstigen Mobilitätsverhältnissen und Schwerkraftüberlagerung, was die Effizienz der Durchspülung einschränkt. Diese Übersicht bietet eine breite und EOR-zentrische Bewertung der verschiedenen CO2-Injektionsmethoden für eine Vielzahl von Reservoirtypen, wie z. B. erschöpfte Ölvorkommen, Erdgasvorkommen zur Gasrückgewinnung, enge Gas-/Sandvorkommen sowie Steinkohle-Methanlagerstätten. Besonderes Augenmerk wird auf den Einsatz von Techniken zur Mobilitätskontrolle / Sweep-Verbesserung gelegt, wie z. B. Wasser-wechselndes Gas (CO2-WAG), schaumunterstützte CO2-Injektion, polymerunterstützte WAG-Prozesse sowie hybride Prozesse, die die CO2-Injektion mit einer Niedrigsalin- oder ingenieurtechnisch ausgeführten Wasserflutung kombinieren. Darüber hinaus wurden aktuelle Entwicklungen in der Zusammensetzungssimulation, der Frakturauflösungs-Simulation, der Hysteresemodellierung und datengetriebenen Optimierungstechniken hervorgehoben. Betriebliche Herausforderungen wie Injektivitätsreduzierung, Asphaltenfall, Korrosion und Konformitätsprobleme wurden ebenfalls überprüft, sowie die bestehenden Methoden zur Minderung solcher Probleme. Schließlich wurden wesentliche Lücken in den aktuellen Studien identifiziert, mit Schwerpunkt auf der Entwicklung von EHR-Prozessen unter Verwendung von CO2 in komplexen und niederpermeablen Reservoiren, der Verstärkung der Widerstandsfähigkeit chemischer und schaumgestützter Methoden unter realistischen Bedingungen und der Entwicklung zuverlässiger Methoden zur Optimierung des Prozesses im Feldmaßstab. Dieser Übersichtsartikel wird als Unterstützung im technischen Entwicklungsprozess für die Umsetzung von CO2-Injektionsprojekten zur Rückgewinnung von Kohlenwasserstoffen dienen.