致密砂砾岩储层埋藏深、孔隙度和渗透率较低、岩石比面较大对油水束缚作用较强,采用衰竭式和注水开发不能建立有效驱替,无法满足开采需求。注气提高采收率技术中,CO2能在较低温度和压力下达到超临界状态,具有液体的高密度、气体的低黏度及高扩散性等。随着全球气候变暖日趋严重,减少温室气体排放已成为重点关注的话题。CO2注入油藏后,不仅与原油发生置换作用,也会与地层水接触,使溶液呈弱酸性,加速与地层水及岩石矿物相互作用,产生物理化学反应,一定程度上增大或减小流体流动的孔隙,影响油气在多孔介质中的渗流能力。因此,通过研究CO2与地层水及岩石矿物相互作用过程,对揭示CO2在致密多孔介质中扩散、运移规律具有重要的意义。基于X致密砂砾岩油藏储层特征分析,以方解石及长石(造岩矿物)、绿泥石、高岭石及伊利石(黏土矿物)为主要矿物成分,在不同温度、压力、反应时间及地层水矿化度条件下,研究了五种矿物质量、组分及元素含量、表面微观形貌、粒径大小、地层水溶液pH值及离子浓度等,得到如下认识:(1)在干燥条件下,考虑温度及时间等因素,发现CO2与砂砾岩矿物未发生明显化学反应,但由于矿物成分复杂以及物理性质上不同,特别是高温高压条件下,CO2流体一定程度上使干燥矿物峰值强度减小,晶格变化,导致力学性质差异明显。(2)在含地层水条件下,水促进了 CO2反应,溶液酸性增强,矿物溶解。方解石作为碳酸盐矿物,表面积平均粒径比反应前增加0.26μm,不均匀系数增加1.74,绿泥石作为硅酸盐矿物,表面积平均粒径比反应前增加0.19μm,不均匀系数增加1.22。碳酸盐矿物反应更剧烈,表面溶蚀导致的不均匀性更大。随着时间增长,反应越活跃,酸蚀形成的溶孔或溶坑增大孔隙度,同时,溶液离子浓度的增大导致NaCl过饱和,在矿物表面结晶,对孔喉起到堵塞作用。(3)在含地层水条件下,5种矿物溶解释放的离子类型与矿物成分有关。随着地层水浓度的稀释,方解石和正长石溶液总矿化度增大,是因为原始地层水溶液中的Ca2+以及K++Na+浓度较高,阻碍反应的正向进行,影响溶蚀速率,而绿泥石、高岭石及伊利石等黏土矿物在原始的高矿化度地层水溶液中,更易溶解。(4)在含有地层水长期置换反应过程中,方解石溶蚀率最大,20d时达到3.75%,是主要的反应物之一。5种矿物反应15d后逐渐达到溶解沉淀的动态平衡,经历早期溶蚀、后期再生的过程。反应前岩石表面较平整,轮廓较清晰,粒间孔隙较小,孔隙形态明显,而溶解主要沿微弱的节理面形成凹槽,以熔融态、无定型态附着在颗粒表面及孔隙间,岩石表面平整性变差,粒间孔隙明显变大,矿物形态、边界及孔隙结构模糊。原矿物溶解与次生矿物之间发生相互转换,但由于生成数量较少,矿物类型不易辨别。