CO2驅(qū)油機理研究綜述-2019年精選文檔

1、C02驅(qū)油機理研究綜述第一章概述1.1 C02驅(qū)國外發(fā)展概況注入二氧化碳用于提高石油采油率已有 30多年的歷史。二氧化碳驅(qū)油作 為一項日趨成熟的采油技術(shù)已受到世界各國的廣泛關(guān)注，據(jù)不完全統(tǒng)計，目前全世界正在實施的二氧化碳驅(qū)油項目有近 80個。90年代的C02驅(qū)技術(shù)日趨成熟，根據(jù)1994年油氣雜志的統(tǒng)計結(jié)果，全世 界有137個商業(yè)性的氣體混相驅(qū)項目，其中 55%采用的是烴類氣體，42%采 用的是C02其他氣體混相驅(qū)僅占3%。目前，國外采用二氧化碳驅(qū)油的主要 國家有：美國、俄羅斯、匈牙利、加拿大、法國、德國等。其中美國有十個產(chǎn) 油區(qū)的292個油田適用C02驅(qū)，一般提高采收率7%15%，在西德克薩斯

2、州， C02驅(qū)最主要是E0F方法，一般可提高采收率30 %左右。1.1.1國夕卜CO2驅(qū)項目情況在國外，注二氧化碳（）技術(shù)主要用于后期的高含水油藏、非均質(zhì)油藏 以及不適合熱采的重質(zhì)油藏。推廣二氧化碳驅(qū)油的主要制約因素是天然的二氧 化碳資源、二氧化碳的輸送及二氧化碳向生產(chǎn)井的突進問題以及油井及設(shè)備腐 蝕、安全和環(huán)境問題等。為解決以上問題，提出了就注1 ：提咼原油米收率技術(shù)， 這種技術(shù)是向地層中注入反應(yīng)溶液，使其在油藏條件下充分反應(yīng)而釋放出 氣 體，-溶解于原油之中，降低原油粘度，膨脹原油體積，從而達到提高原油采 收率的目的。美國是C0園區(qū)發(fā)展最快的國家。自20世紀(jì)80年代以來，美國C02驅(qū)項目

3、不斷增加，已成為繼蒸汽驅(qū)之后的第二大提高采收率技術(shù)。 美國目前正在實施 的C02混相驅(qū)項目有64個。最大的也是最早使用 C02驅(qū)的是始于1972年的SACRO（油田。其余半數(shù)以上的大型氣驅(qū)方案是于19841986年間開始實施的，目前其增產(chǎn)油量仍呈繼續(xù)上升的趨勢。大部分油田驅(qū)替方案中，注入的 CO ：體積約占烴類空隙體積的 30 %，提高采收率的幅度為 7 %22。1.1.2小油田C02昆相驅(qū)的應(yīng)用與研究過去，C02混相驅(qū)一般是大油田提高原油采收率的方法。大油田由于生育 儲量多，剩余開采期長，經(jīng)濟效益好，而小油田 C02驅(qū)一般不具有這些優(yōu)點。 近年來許多小油田實施了 C02混相驅(qū)提高原油采收率方

4、案，同樣獲得了良好的 經(jīng)濟效益。如位于美國密西西比州的 Creek 油田就是一個小油田成功實施 C02 驅(qū)的實例。該油田于 2019 年被 JP 石油公司收購時的原油產(chǎn)量只有 143 m3 / d,因油田實施了 C02驅(qū)技術(shù)，使該油田的原油采收率大大提高，其原油產(chǎn)量 在 2019 年達到了 209 m3 / d ，比 2019年增加了 46。1.1.3重油C02非混相驅(qū)的研究與應(yīng)用C02驅(qū)開采重油一般是在不適合注蒸汽開采的油田進行。這類油田的油藏 地質(zhì)條件是：油層薄,或埋藏太深,或滲透率太低,或含油飽和度太低等。注 CO 2可有效提高這類油藏的采收率。大規(guī)模使用 C02非混相驅(qū)開發(fā)重油油田 的

5、國家是土爾其。土爾其有許多重油藏不適合熱采方法。 1986 年土爾其石油 公司在幾個油田實施了 C02非混相驅(qū)，取得了成功。其中 Rama n油田大規(guī)模 C02 非混相驅(qū)較為典型。加拿大也有許多重油油藏被認(rèn)為不適合進行熱力開采，加拿大對C02驅(qū)開 采重油進行了大量的研究。 試驗得出,輕油粘度在 30 飽和壓力下從大約從 1 .4 降到 20,降低了 15 倍。另外,在不同溫度下重油粘度測量發(fā)現(xiàn),溫度達到275 C左右才能降粘，而C02一旦溶解在原油中就可使原油粘度降低，并且 可以把粘度降低到用蒸汽驅(qū)替的水平。1.2國內(nèi)研究應(yīng)用現(xiàn)狀我國東部主要產(chǎn)油區(qū)CO2氣源較少，但注CO2提高采收率技術(shù)的研究

6、和現(xiàn) 場試驗卻一直沒有停止。注CO2技術(shù)在油田的應(yīng)用越來越多，已在江蘇、中原、 大慶、勝利等油田進行了現(xiàn)場試驗。2019年江蘇富民油田48井進行了 C02吞 吐試驗，并已開展了 C02驅(qū)試驗。草3井位于蘇北盆地漆漁凹陷草舍油田戴一 段油藏高部位，產(chǎn)層為Ed1段，屬底水襯托的“油帽子”。初期自噴生產(chǎn)，日 產(chǎn)油約59t，不含水，無水采油期共367天，綜合含水升至22%時停噴，轉(zhuǎn)入 機抽生產(chǎn)，后日產(chǎn)油 4.55t，含水90%。為了增油降水，在該井進行了 CO2 吞吐試驗，效果明顯，原油產(chǎn)量上升，含水下降，泵效增加，有效地延緩了原 油產(chǎn)量遞減。江蘇油田富14斷塊在保持最低混相壓力的狀態(tài)下，于2019年

7、末開始了 CO2水交替（WAG注入試驗注入6周期后水氣比由0.86:1升至2:1 , 見到了明顯的增油降水效果。水驅(qū)后油層中形成了新的含油富集帶。 試驗區(qū)采 油速度由0.5 %升至1.2 %，綜合含水率由93.5 %降至63.4 %。大慶油田從發(fā)現(xiàn)第一口二氧化碳氣井，到研究應(yīng)用二氧化碳驅(qū)油技術(shù)，已走過13個春秋，至2019年年底，已有6個采油廠建起二氧化碳驅(qū)油試驗區(qū)， 累計增油超過4000噸。第二章二氧化碳的驅(qū)油特點2.1二氧化碳的基本性質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)條件下，也即在0.1MPa壓力下，273.2K （絕對溫度）下二氧化碳是 氣體狀態(tài)，氣態(tài)二氧化碳密度D = 0.08 0.1kg m ,氣態(tài)二氧化碳粘

8、度 0.020.08mpa s，液態(tài)二氧化碳密度D=0.5 0.9kg m3，液態(tài)二氧化碳粘度 0.05O/mpa s，但在高壓（P 15MPa ）低溫（T ”40 ）條件下液態(tài)與氣態(tài) 二氧化碳的密度相近D ".60.8t m3。臨界溫度r =304.2K （絕對）=312，臨界壓力Pcr=7.28MPa，當(dāng)溫度超過 臨界溫度時，壓力對二氧化碳相態(tài)幾乎不起作用，即在任何壓力下二氧化碳均 呈現(xiàn)氣體狀態(tài)，因此在地層溫度較高的油層中應(yīng)用二氧化碳驅(qū)油，二氧化碳通常是氣體狀態(tài)而與注入壓力和地層壓力無關(guān)。若地層埋深為15002000m地溫為310350K （絕對），用1020MPa壓力向該地層注

9、入二氧化碳的話，它 將位于超臨界狀態(tài)。臨界溫度Ter =304鄧（絕對）=31.2，臨界壓力Pcr =7.28MPa，當(dāng)溫度超過 臨界溫度時，壓力對CO2相態(tài)幾乎不起作用，即在任何壓力下CO2均呈現(xiàn)氣體 狀態(tài)，因此在地層溫度較高的油層中應(yīng)用 CO2驅(qū)油，CO2通常是氣體狀態(tài)而與 注入壓力和地層壓力無關(guān)。若地層埋深為15002000m地溫為310350（絕 對），用1020MPe壓力向該地層注入CO2的話，它將位于超臨界狀態(tài)。CO2在水中溶解度隨壓力增加而增加，隨溫度的增加而降低，隨地層水礦 化度的增加而降低，這要求我們在應(yīng)用二氧化碳水溶液時要考慮地層壓力、溫度、地層水礦化度的變化。CO2溶于水

10、中形成“碳化水”，結(jié)果使水的粘度有所增加，例如，溶解3 5%質(zhì)量比濃度時，水的粘度增加 2030% CO2溶解于水時可形成碳酸，它可 以溶解部分膠結(jié)物質(zhì)和巖石，從而提高地層滲透率，注入CO2水溶液后砂巖地 層滲透率可提高515%百云巖地層可提高675%并且，CO2在地層中存 在，可使泥巖膨脹減弱。CO2在油中溶解度遠高于在水中的溶解度，在油中溶解度高于甲烷在油中 溶解度，而且其溶解度與原油分子量成正比的增加，但要注意，CO2容易溶于高含蠟量原油，而不太溶于環(huán)烷烴和芳香烴含量高的原油。當(dāng)壓力超過“完全混相壓力”時，不論油中有多少 CO2油與CO2都將形 成單相混合物，即達到無限溶混狀態(tài)，低粘度原

11、油混相壓力低，而重質(zhì)高粘度 原油混相壓力高。CO2與原油混相壓力還與原油飽和度有關(guān)，當(dāng)原油飽和壓力 由5Mpa提高到9MPa，混相壓力則可由8MPa提高到12Mpa。地層溫度也影響混 相壓力，當(dāng)?shù)貙訙囟扔?50上升到 100時，混相壓力要增加 56MPa。2.2 二氧化碳的驅(qū)油方式2. 2.1 CO2 混相驅(qū)混相驅(qū)油是在地層高退條件下，油中的輕質(zhì)烴類分子被CO2提取到氣相中 來，形成富含烴類的氣相和溶解了 C02的原油的液相兩種狀態(tài)。當(dāng)壓力達到足 夠高時，C02把原油中的輕質(zhì)和中間組分提取后，原油溶解瀝青、石蠟的能力 下降，這些重質(zhì)成分將會從原油中析出，殘留在原地，原油粘度大幅度下降， 從而達

12、到混相驅(qū)的目的。 混相驅(qū)油效率很高， 條件允許時， 可以使排驅(qū)劑所到 之處的原油百分之百的采出。但要求混相壓力很高，組成原油的輕質(zhì)組分 C2 6 含量很高，否則很難實現(xiàn)混相驅(qū)油。由于受地層破裂壓力等條件的限制， 混相驅(qū)替只適用于° API 重度比較高 的輕質(zhì)油藏，同時在淺層、深層、致密層、高滲透層、碳酸鹽層、砂巖中都有 過應(yīng)用的經(jīng)驗，總結(jié)起來，C02混相驅(qū)對開采下面幾類油藏具有更重要的意義。a. 水驅(qū)效果差的低滲透油藏；b. 水驅(qū)完全枯竭的砂巖油藏；c. 接近開采經(jīng)濟極限的深層、輕質(zhì)油藏；d. 利用CO2重力穩(wěn)定混相驅(qū)開采多鹽丘油藏。2.2.2 CO2 非混相驅(qū)CO2非混相驅(qū)的主要采

13、油機理是降低原油的粘度，使原油體積膨脹，減小 界面張力， 對原油中輕烴汽化和油提。 當(dāng)?shù)貙蛹捌渲辛黧w的性質(zhì)決定油藏不能 采用混相驅(qū)時，利用CO2非混相驅(qū)的開采機理，也能達到提高原油采收率的目 的，主要應(yīng)用包括：a. 可用CO2來恢復(fù)枯竭油藏的壓力。雖然與水相比，恢復(fù)壓力所用的時 間要長得多，但由于油藏中存在的游離氣相將分散 C02使之接觸到比混相驅(qū) 更多的地下原油， 從而使波及效率增大。 特別是對于低滲透油藏， 在不能以經(jīng) 濟速度注水或驅(qū)替溶劑段塞來提高油藏的壓力時，采用注 CO2就可能辦到， 因為低滲透性油層對注入 CO2這類低粘度流體的阻力很小。b. 重力穩(wěn)定非混相驅(qū)替。用于開采高傾角、垂

14、向滲透率高的油藏。c. 重油C02驅(qū)，可以改善重油的流度，從面改善水驅(qū)效率。d. 應(yīng)用C02驅(qū)開采高粘度原油。2.2.3 單井非混相 CO2 “吞吐”開采技術(shù) 這種單井開采方案通常適用那些在經(jīng)濟上不可能打許多井的小油藏， 強烈 水驅(qū)的塊狀油藏也可使用。 此種三次采油方式最適合那些不能承受油田范圍的 很大前沿投資的油藏。周期性注入CO2與重油的注蒸汽增產(chǎn)措施相類似，但它 不僅限于重油的開采， 而且已成功地用于輕油的開采中。 雖然增加的采收率并 不大，但評價報告一致認(rèn)為，這些方案確能在C02耗量相對較低的條件下增加 采油量。多數(shù)情況下，采用這種技術(shù)的井在試驗以前均已接近經(jīng)濟極限。該方法的一般過程是

15、把大量的 CO2注入到生產(chǎn)井底，然后關(guān)井幾個星期， 讓C02滲入到油層，然后，重新開井生產(chǎn)。采油機理主要是原油體積膨脹、粘 度降低以及烴抽提和相對滲透率效應(yīng)； 在傾斜油層中， 盡管油井打在不太有利 的位置，利用這種技術(shù)回采傾斜油層頂部的殘余油也是可能的。C02吞吐增產(chǎn)措施相對來說具有投資低、返本快的特點，有獲得廣泛應(yīng)用 的可能性。2.3 二氧化碳驅(qū)油影響因素分析 二氧化碳是怎樣驅(qū)油的呢？將二氧化碳從地下采出來，然后再注入油層， 它與油層“親密接觸”后， 就產(chǎn)生四種作用。 一是降低原油黏度。 二是能使原 油體積膨脹10涯40%這樣能讓一部分不流動的殘余油動起來，抽油機就能 讓原油“走出”地面了。

16、三是可降低油水界面張力，把黏在巖壁上的原油洗下 來，從而提高了采收率。四是能解堵及改善油水黏度比。這樣就減弱了“水 竄”，減少了無效循環(huán)，進而提高了水驅(qū)效果。影響CO2區(qū)油效果的因素很多，主要分為儲層參數(shù)、地層流體性質(zhì)以及注 氣方式三大類。其中，儲層參數(shù)主要包括油藏的非均質(zhì)性、油層厚度、滲透率 性等，流體性質(zhì)主要包括原油粘度及原油密度等。2.3.1儲層特征影響因素分析 滲透率、平面非均質(zhì)性影響低滲透率可提供充分的混相條件，減少重力分離，滲透率太高容易導(dǎo)致早 期氣竄，從而造成較低的驅(qū)油效率。隨著非均質(zhì)性的增強，采收率變小。因為 非均質(zhì)油藏中，注入的CO2優(yōu)先進入高滲透層，導(dǎo)致當(dāng)?shù)蜐B透層中的原油尚

17、未 被完全驅(qū)掃時，CO2已從高滲透層突入到生產(chǎn)井中，產(chǎn)生粘性指，從而使驅(qū)油 效率降低。因此，儲層巖石的非均質(zhì)性越小越好。 垂向橫向滲透率比值Kv Kh的影響隨著Kv Kh的增大，采收率有所下降。隨著縱橫向滲透率比值的增大，浮 力的作用加劇，層間矛盾更加突出。2.3.2流體性質(zhì)影響因素分析 浮力、重力影響因素。在油藏中由于密度差引起溶劑超覆原油而產(chǎn)生流動。二氧化碳氣體在驅(qū)替 前緣向油藏上部移動，在上部與油形成混相，驅(qū)替效率較高。在油藏下部，驅(qū) 替效率明顯比上部低。隨著原油密度的增大，其采收率減小，變小的主要原因為由于油氣密度差 越大，浮力作用越明顯，二氧化碳氣體越容易沿著油層的頂部流動， 氣體突

18、破 的時間就越短，大大降低了二氧化碳氣體的體積波及系數(shù)，導(dǎo)致采收率下降 擴散、彌散作用?；煜嗔黧w的混合作用有分子擴散、微觀對流彌散、宏觀彌散三種機理。隨 著橫向擴散系數(shù)的增大，其采收率也在增大，變大的主要原因為考慮了擴散的 影響，二氧化碳氣體分子擴散作用、對流彌散作用延遲二氧化碳的突破時間。 使二氧化碳向周圍遷移，減緩了二氧化碳向生產(chǎn)井的推進，提高了波及系數(shù)， 因而可獲得較高的采收率；在不考慮分子擴散作用情況下，二氧化碳向生產(chǎn)井 推進較快，波及效率較低，從而使二氧化碳較早突破，生產(chǎn)井二氧化碳的含量 很快上升，所獲得的米收率偏低。2.4礦場上注CO2工藝241篩選標(biāo)準(zhǔn)實施C02區(qū)的油藏有一定的篩

19、選標(biāo)準(zhǔn)，下表是國外注二氧化碳提高采收率 的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。表1 C02驅(qū)提高采收率應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)特殊師選參數(shù)CO2混相CO非混相油層條件下的粘度，mpa.s< 121001000密度，g/ cm3> 0.881-0.9被驅(qū)替油區(qū)中剩余油百分?jǐn)?shù)（提高石油米收率前），PV> 25> 50石油聚集豐度，m3/ m34.0 X 10-37.8 X 10-3孔隙度/飽和度> 0 .04> 0.08深度，m> 900> 690溫度，C非關(guān)鍵系數(shù)非關(guān)鍵系數(shù)原始油層壓力，兆帕（絕壓）>10.3> 6.9油層有效厚度，m非關(guān)鍵系數(shù)非關(guān)鍵系數(shù)滲透率，10弓平方微米非

20、關(guān)鍵系數(shù)非關(guān)鍵系數(shù)穿透能力（k/ h/口）非關(guān)鍵系數(shù)非關(guān)鍵系數(shù)油藏的般參數(shù)最好是薄產(chǎn)油層最好疋高傾斜層最好是均質(zhì)地層無自然水驅(qū)水平油層中低的垂向滲透率無大氣頂最好是天然CO2無大裂縫242 注 CO2工藝 連續(xù)注CO氣體； 注碳酸水（ORCQ） CO2氣體或液體段塞后緊跟著注水； CO2氣體或液體段塞后交替注水和二氧化碳氣體（ WAG）; 同時注入二氧化碳氣體和水。以上工藝中，WAG方法是目前最經(jīng)濟可行的 CO2驅(qū)工藝，但它不適合低滲 透砂巖，因為在低滲透砂巖中，水的流度很低，變換注入方式可能會嚴(yán)重降低 注入速度。243 CO2驅(qū)油過程中容易遇到一些問題 溫度與壓力條件的變化導(dǎo)致二氧化碳濃度降

21、低，使蠟和瀝青質(zhì)從原油中 沉淀析出； 油井二氧化碳，氣竄； 油井與油田設(shè)備的腐蝕； 二氧化碳的有效輸送； 工藝成本高； 油田附近沒有二氧化碳氣源或者供應(yīng)量不足；第三章 二氧化碳驅(qū)油機理3.1 二氧化碳驅(qū)油機理注C02技術(shù)的作用機理分為C02昆相驅(qū)和C02非混相驅(qū)。稀油油藏主要 采用C02混相驅(qū)，而稠油油藏主要采用CO2非混相驅(qū)。二氧化碳提高采油率的 作用主要有促使原油膨脹、改善油水流度比、溶解氣驅(qū)等。C02驅(qū)油是油田三次采油中提高原油采收率的一項重要手段， 通過向地層注入CO2氣體，降低原 油粘度，達到提高原油采收率的目的。其主要途徑是：溶解氣驅(qū)；通過原油體 積膨脹和粘度降低降粘效應(yīng)的非混相驅(qū)

22、； 通過混相效應(yīng)在油藏中析取原油中 的烴。3.1.1 降粘機理C02溶于油，降低原油的粘度，提高油的流度，有利于提高驅(qū)油劑的波及 系數(shù)，提高原油產(chǎn)量。40C時，CO2溶于瀝青可以大大降低瀝青的粘度。 溫度較高（大于120C） 時，C02溶解度降低，降粘作用反而變差。3.1.2 原油膨脹機理二氧化碳溶于原油中可使原油體積膨脹， 原油體積膨脹的大小， 不但取決 于原油分子量的大小， 而且也取決于二氧化碳的溶解量。 一般，二氧化碳在原 油中溶解可使其體積增加11040%。這種膨脹作用對驅(qū)油非常重要：水驅(qū) 后留在油層中的殘余油與膨脹系數(shù)成反比， 即膨脹越大， 油層中殘余的油量就 越少；溶解二氧化碳的油

23、滴將水?dāng)D出孔隙空間， 使水濕系統(tǒng)形成一種排水二 不是吸水過程，卸油的相對滲透率曲線高于它們的自動吸油相對滲透率曲線， 形成一種在任何情況下都有利的油流動環(huán)境； 原油體積膨脹后一方面可顯著 增加彈性能量， 另一方面膨脹后的剩余油脫離或部分脫離地層水的束縛， 變成 可動油。3.1.3 溶解氣驅(qū)機理油層中的CO2溶解氣，在井下隨著溫度的升高，部分游離汽化，以壓能的 形式儲存部分能量。當(dāng)油層壓力降低時，大量的CO2從原油中游離，將原油驅(qū) 入井筒， 起到溶解氣驅(qū)的作用。 由于氣體具有較高的運移速度， 從而將油層阻 塞物返吐出來。據(jù)統(tǒng)計，用 CO2溶解氣驅(qū)可以采出地下油量的18.6 %。3.1.4 酸化解

24、堵作用CO2溶于水后略呈酸性，與地層基質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，從而酸解一部分雜質(zhì)，使 油層滲透性提高。 在一定的壓力下， 一部分游離氣對油層的堵塞物具有較強的 沖刷作用，可以有效地疏通因二次污染造成的地層堵塞。3.1.5 分子的擴散作用非混相C02驅(qū)油機理主要建立在CO2溶于油引起油特性改變的基礎(chǔ)上、為 了最大限度地降低油的粘度和增加油的體積， 以便獲得最佳驅(qū)油效率， 必須在 油藏溫度和壓力條件下，要有足夠的時間使C02飽和原油。但是，地層基巖是 復(fù)雜的，注入的CO2也很難與油藏中原油完全混合好。 多數(shù)情況下，通過分子 的緩慢擴散作用溶于原油的。3.2 二氧化碳驅(qū)油提高采收率的機理降低原油粘度CO2溶于原

25、油后，降低了原油粘度，原油粘度越高，粘度降低程度越大。 原油粘度降低時，原油流動能力增加，從而提高了原油產(chǎn)量。改善原油與水的流度比大量的CO2溶于原油和水，將原油和水碳酸化。原油碳酸化后，其粘度隨之降低，大慶勘探開發(fā)研究院在 45C和12.7MPa的條件下進行了有關(guān)試驗,試驗表明，CO2在油田注入水中的溶解度為5% （質(zhì)量），而在原油中的溶解度 為15%（質(zhì)量）；由于大量CO2溶于原油中，使原油粘度由 9.8mPa/s降到 2.9mPa/s，使原油體積增加了 17.2 %，同時也增加了原油的流度。水碳酸化 后，水的粘度將提高 20%以上，同時也降低了水的流度。因為碳酸化后，油 和水的流度趨向靠

26、近，所以改善了油與水流度比，擴大了波及體積。使原油體積膨脹CO2大量溶于原油中，可使原油體積膨脹，原油體積膨脹的大小，不但取決于原油分子量的大小，而且取決于 C02的溶解量。C02溶于原油，使原油體 積膨脹，也增加了液體內(nèi)的動能，從而提高驅(qū)油效率。使原油中輕烴萃取和汽化當(dāng)壓力超過一定值時，C02昆合物能使原油中不同組分的輕質(zhì)烴萃取和汽 化，降低原油相對密度，從而提高采收率。萃取和汽化現(xiàn)象是C02昆相驅(qū)油的 重要機理。在試驗中還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)壓力超過 10.3MPa時，CO2才使原油中輕質(zhì)烴 萃取和汽化；當(dāng)壓力超過 7.85MPa時，采收率就相當(dāng)高，可以高達 90%。昆相效應(yīng)混相的最小壓力稱為最小混相

27、壓力 （MMP。最小混相壓力取決于CO2的純 度、原油組分和油藏溫度。 最小昆相壓力隨著油藏溫度的增加而提高； 小昆相 壓力隨著原油中C5以上組分分子量的增加而提高；最小混相壓力受 CO2純度（雜質(zhì)）的影響，如果雜質(zhì)的臨界溫度低于CO2的臨界溫度，最小混相壓力減 小，反之，如果雜質(zhì)的臨界溫度高于 CO2的臨界溫度，最小混相壓力增大。CO2與原油混相后，不僅能萃取和汽化原油中輕質(zhì)烴，而且還能形成CO2和輕質(zhì)烴混合的油帶（oil banking ）。油帶移動是最有效的驅(qū)油過程，可使采 收率達到 90%以上。分子擴散作用非混相C02驅(qū)油機理只要建立在CO2溶于油引起油特性改變的基礎(chǔ)上。為 了最大限度

28、地降低油的粘度和增加油的體積， 以便獲得最佳驅(qū)油效率，必須在 油藏溫度和壓力條件下，要有足夠的時間使C02飽和原油。但是，地層基巖是 復(fù)雜的，注入的CO2也很難與油藏中原油完全混合好。而多數(shù)情況下， CO2是 通過分子的緩慢擴散作用溶于原油的。降低界面張力殘余油飽和度隨著油水界面張力的減小而降低； 多數(shù)油藏的油水界面張力 為1020mN/m要想使殘余油飽和度趨向于零，必須使油水界面張力降低到 0.001 mN/m或更低。界面張力降到0.04mN/m下，采收率便會明顯的提高。 CO2驅(qū)的主要作用是使原油中輕質(zhì)烴萃取和汽化、大量的烴與CO2混合，大大降低了油水界面張力，也大大降低了殘余油飽和度，從

29、而提高了原油采收率。溶解氣驅(qū)作用大量的CO2溶于原油中，具有溶解氣驅(qū)作用。降壓采油機理與溶解氣驅(qū)相 似，隨著壓力下降，CO2從液體中逸出，液體內(nèi)產(chǎn)生氣體驅(qū)動力，提高了驅(qū)油 效果。另外，一些CO2驅(qū)替原油后，占據(jù)了一定的孔隙空間，成為束縛氣，也 可使原油增產(chǎn)。提高滲透率碳酸化的原油的水，不僅改善了原油和水的流度比，而且還有利于抑制粘 土膨脹。CO2溶于水后顯弱酸性，能與油藏的碳酸鹽反應(yīng)，使注入井周圍的滲 透率提高?？梢娞妓猁}巖油藏更有利于 CO2驅(qū)油。第四章二氧化碳驅(qū)油的應(yīng)用前景4.1二氧化碳驅(qū)油的意義目前世界上大部分油田采用注水開發(fā)，面臨著需要進一步提高采收率和水 資源缺乏的問題，對此，國外近

30、年來大力開展二氧化碳驅(qū)提高采收率技術(shù)的研 發(fā)和應(yīng)用。這項技術(shù)不僅能滿足油田開發(fā)的需求， 還可以解決二氧化碳的封存 問題，保護大氣環(huán)境。該技術(shù)不僅僅適用于常規(guī)油藏，還適用于低滲、特低滲 透油藏，可以明顯提高原油采收率。2019年美國提高采收率項目共計153個, 其中82個是二氧化碳驅(qū)提高采收率項目。國際能源機構(gòu)評估認(rèn)為，世界適合 二氧化碳驅(qū)油開發(fā)的資源約為 3000億6000億桶。將二氧化碳注入能量衰竭的油層，可提高油氣田采收率，已成為世界許多 國家石油開采業(yè)的共識。二氧化碳純度在 90%以上即可用于提高采收率。二氧 化碳在地層內(nèi)溶于水后，可使水的黏度增加20%30%運移性能提高23倍; 二氧化

31、碳溶于油后，使原油體積膨脹，黏度降低 30%80%油水界面張力降 低，有利于提咼米油速度、洗油效率和收集殘余油。二氧化碳驅(qū)一般可提咼米 收率7%15%延長油井生產(chǎn)壽命1520年。二氧化碳來源可從工業(yè)設(shè)施如 發(fā)電廠、化肥廠、水泥廠、化工廠、煉油廠、天然氣加工廠等排放物中回收， 既可實現(xiàn)使氣候變暖的溫室氣體的減排，又可達到增產(chǎn)油氣的目的。二氧化碳驅(qū)油提高采收率技術(shù)不僅能滿足油田開發(fā)的需求，還可以解決二氧化碳的封存問題，保護大氣環(huán)境。該技術(shù)不僅適用于常規(guī)油藏，尤其對 低滲、特低滲透油藏，可以明顯提高原油采收率。2019年世界二氧化碳提高米油率產(chǎn)量占總提咼產(chǎn)量的 14.4%。二氧化碳純度在90%上即可

32、用于提高采油率。二氧化碳在地層內(nèi)溶于 水后，可使水的黏度增加20%30%二氧化碳溶于油后，使原油體積膨脹，黏 度降低30%80%油水界面張力降低，有利于增加采油速度，提高洗油效率和 收集殘余油。二氧化碳驅(qū)油一般可提高原油采收率 7%15%延長油井生產(chǎn)壽 命1520年。二氧化碳可從工業(yè)設(shè)施如發(fā)電廠、化肥廠、水泥廠、化工廠、煉 油廠、天然氣加工廠等排放物中回收，既可實現(xiàn)溫室氣體的減排，又可達到增 產(chǎn)油氣的目的。4.2二氧化碳驅(qū)油的實踐和前景在能源緊缺和節(jié)能減排的背景下，二氧化碳驅(qū)油有著非常廣闊的推廣利用 前景，有關(guān)部門應(yīng)適時出臺相應(yīng)的政策扶持措施，加快這一技術(shù)的推廣應(yīng)用。 專家表示，二氧化碳驅(qū)油不

33、僅適用于常規(guī)油藏，尤其對低滲、特低滲透油藏， 可以明顯提高原油采收率。根據(jù)油田地質(zhì)情況的不同，每增產(chǎn)1噸原油約需1至4.2噸二氧化碳，可增產(chǎn)油田總儲量約 10%的原油。二氧化碳在我國石油開采中有著巨大的應(yīng)用潛力。 據(jù)“中國陸上已開發(fā)油 田提高采收率第二次潛力評價及發(fā)展戰(zhàn)略研究”結(jié)果，在參與本次評價的 101.36億噸常規(guī)稀油油田的儲量中，適合二氧化碳驅(qū)的原油儲量約為12.3億 噸，預(yù)計利用二氧化碳驅(qū)可增加可采儲量約 1.6億噸。另外，對于我國現(xiàn)已探 明的63.2億噸的低滲透油藏原油儲量，尤其是其中50注右尚未動用的儲量， 二氧化碳驅(qū)比水驅(qū)具有更明顯的技術(shù)優(yōu)勢。 但是，二氧化碳驅(qū)技術(shù)在我國尚未 成為研究和應(yīng)用的主導(dǎo)技術(shù)?？梢灶A(yù)測，隨著技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用范圍的擴大， 二氧化碳將成為我國改善油田開發(fā)效果、提高原油采收率的重要資源。我國對二氧化碳驅(qū)油技術(shù)進行了大量的前期研究。例如，中國石油大慶油田利用煉油廠加氫車間的副產(chǎn)品高純度二氧化碳進行二氧化碳非混相驅(qū) 礦場試驗。雖然該礦場試驗由于油藏的非均質(zhì)性導(dǎo)致的氣竄影響了波及效率， 但總體上還是取得了降低含水率、提高原油采收率的效