油气藏储存CO2有两种方式：一种是直接在油气藏中封存CO2，另一种是在利用CO2提高原油采收率的过程中实现CO2地质封存。前者因油气藏本身具有良好的封闭性，可以实现CO2永久封闭，泄露的风险最小，但无附加价值。后者是把超临界状态的CO2直接注入到已开采过的储油层中，CO2在高压条件下驱替原油，推动原油向生产井流动，从而提高石油的采收率（Enhanced Oil Recovery，EOR）。其中部分CO2溶解于未能被开采的原油中或储存于地层孔隙中；部分CO2随原油、水和天然气从生产井排出，这部分CO2可以通过分离和压缩由注气井循环注入储油层。注入CO2提高油气藏采收率的机理为降低原油黏度、改善油水流度比、使原油膨胀、萃取和汽化原油中的轻质烃、混相效应、分子扩散作用、降低界面张力、提高渗透率、溶解气驱等（谷丽冰等，2008）。
枯竭的油气田对于CO2地质储存有着很大的优势：现有的生产井可作为CO2注入井或监测井；油气田中良好封闭性能的储盖层结合已证实了地层的圈闭；丰富的储层地质资料和图纸，不需要再进行详细的勘探。很多国家的政府和研究机构开展了相关研究。世界上最大的CO2驱油工程是于2000年在加拿大Weyburn油田开展的，该工程将美国北达科他州一家合成燃料厂捕集到的高纯度CO2，通过长达320km的管道运输到Weyburn油田，随后注入到油田中强化采油（White，2009）。美国开展了大量的注入CO2提高采收率的项目，并取得了很好的经济效益。由美国国家实验室、教育机构、石油公司联合实施的GEO－SEQ项目就是其中之一，其目的是研究出既高效储存CO2又提高油气藏回采率的方法（Myer et al，2003）。近些年我国在大庆油田、吉林油田、胜利油田等开展了CO2驱油的先导性试验（吴秀章，2013）。因此，该技术较为成熟，具备实用化的条件。由于CO2驱油可以给企业带来经济利益，而且封存成本较低，因此CO2驱油是我国减排CO2的早期机会（李小春等，2009）。但由于CO2驱油储存CO2的容量有限，因而其作为减排CO2的潜力有限。
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