Viele Mechanismen der Ölverdrängung durch CO₂ sind weithin anerkannt, aber aufgrund von Lagerstättenfaktoren variiert die Wirksamkeit der CO₂-Verdrängung unter verschiedenen Lagerstättenbedingungen erheblich. Daher ist eine vertiefte Untersuchung der mikroskopischen Wechselwirkungsmechanismen zwischen CO₂ und Rohöl erforderlich, um die Verdrängungsweise von CO₂ unter verschiedenen Lagerstättenbedingungen deutlich zu machen und das Potenzial der CO₂-Verdrängung maximal auszuschöpfen. Mittels Molekulardynamiksimulation wurde der Einfluss von Zusammensetzung, Temperatur und Druck auf die Wechselwirkung zwischen Öltröpfchen und CO₂ untersucht. Es wurden kinetische Parameter ermittelt, um die Wechselwirkung zwischen Öltröpfchen und CO₂ quantitativ zu charakterisieren und die mikroskopischen Wechselwirkungsregeln unter verschiedenen Bedingungen zu klären. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass Dispersionskräfte die dominierende Wechselwirkungsenergie zwischen CO₂- und Alkangemolekülen sind. Die Wechselwirkung umfasst hauptsächlich zwei Aspekte: Erstens überwinden CO₂-Moleküle die sterische Hinderung zwischen Alkangemolekülen und diffundieren löslich in das Öltröpfcheninneren; zweitens üben CO₂-Moleküle eine extraktive Anziehungskraft auf die Moleküle der äußeren Schicht des Öltröpfchens aus. Mit abnehmender Kettenlänge der Alkanmoleküle, sinkender Temperatur und steigendem Druck nehmen die Löslichkeitsparameter des Öltröpfchens und die Koordinationszahl von CO₂ zu, während die Krümmung der Moleküle der äußeren Schicht abnimmt, wodurch die Wechselwirkung verstärkt wird. Die Ergebnisse legen nahe, dass in leichten und mittel-leichten Lagerstätten bei niedriger Temperatur und hohem Druck das CO₂-Mischphasen- und nahezu Mischphasen-Driving möglichst realisiert werden sollte, während in mittleren und schweren Lagerstätten bei höherer Temperatur und niedrigem Druck die Vorteile des nicht mischbaren CO₂-Driving bezüglich Löslichkeit, Viskositätsreduktion, Volumenausdehnung des Rohöls und Energiezufuhr voll ausgeschöpft werden sollten. Die Ergebnisse können theoretische Leitlinien für Laborstudien und den Feldeinsatz der CO₂-Verdrängung bieten.

CO2-Ölverdrängung; mikroskopischer Wirkmechanismus; Molekulardynamiksimulation; Dispersionsenergie; Lösung und Diffusion