CO₂를 이용한 다수의 유 displacement 기작은 널리 인정받았으나, 저류층 요인의 영향으로 서로 다른 저류층 조건에서 CO₂ 치환 효과는 큰 차이를 보입니다. 따라서 CO₂와 원유 간 미시적 상호작용 기작을 더 심도 있게 연구하고, 각각의 저류층 조건에서 CO₂의 치환 방식을 명확히 하여 CO₂ 치환의 잠재력을 극대화할 필요가 있습니다. 분자 동역학 시뮬레이션 방법을 이용하여 구성 성분, 온도, 압력이 유방울-CO₂ 상호작용에 미치는 영향을 연구했습니다. 동역학 매개변수를 구하여 유방울과 CO₂ 간 상호작용을 정량적으로 특성화하였고, 다양한 조건에서 둘 간 미시 상호작용 규칙을 명확히 했습니다. 시뮬레이션 결과, 분산력이 CO₂와 알케인 분자 간 상호작용을 지배하는 주요 에너지임을 보여주었고, 두 가지 주요 상호작용 측면을 포함합니다: 첫째, CO₂ 분자가 알케인 분자 간 위치 방해를 극복하고 유방울 내부로 용해 확산하는 것, 둘째, CO₂ 분자가 유방울 외층 분자에 추출 및 흡인 작용을 하는 것입니다. 알케인 분자 사슬 길이가 줄어들고, 온도가 낮아지며, 압력이 증가함에 따라 유방울 용해도 매개변수와 CO₂ 배위수가 증가하고, 유방울 외층 분자의 굽힘도가 감소하여 상호작용이 강화됩니다. 연구 결과는 온도가 낮고 압력이 높은 경질 및 중경질 유 저장소에서는 CO₂ 혼상 치환 및 근접 혼상 치환을 최대한 실현해야 하며, 온도가 높고 압력이 낮은 중질 및 중질 유 저장소에서는 CO₂ 비혼상 치환의 용해에 의한 점도 저하, 원유 체적 팽창 및 에너지 보충의 장점을 충분히 활용해야 함을 시사합니다. 이 연구 결과는 실내 연구 및 현장 CO₂ 치환 적용에 이론적 지침을 제공할 수 있습니다.

CO2 치환; 미시적 작용 기작; 분자 동역학 시뮬레이션; 분산 에너지; 용해 확산