二氧化碳采油工艺研究及应用

二氧化碳采油工艺研究及应用

庞博

中国石油辽河油田高升采油厂 辽宁省盘锦市  124125

[摘要]：随着我国石油开采逐步进行，石油存储量越来越少，勘探开发的难度越来越大，但是科技也越来越发达，一些新的开采技术逐步完善并取得了很好的增产效果。二氧化碳采油工艺技术的问世一方面可以满足油田开发的工作需要，而且也解决了二氧化碳的封存问题，对大气环境的保护有利。本文主要介绍了二氧化碳采油机理，并阐述了二氧化碳采油工艺的应用情况，最后对该技术的应用前景进行了展望。

[关键词]：二氧化碳 采油 工艺 研究 应用

一 引言

随着温室效应对世界气候的影响日益显现,CO2 已经成为人们最为关注的焦点之一。埋存CO2是避免气候变化的有效途径之一, 地质封存被普遍认为是未来主流的埋存方式, 而其中最有存储潜力的地质结构是正在开采或已枯竭的油田或气田、盐水层、深煤层和煤层气田。盐水层具有很大的存储潜力, 由于经济因素, 目前应用较少。目前CO2 的储存主要应用于提高原油采收率项目中。

研究注CO2 提高采收率的方法已经具有几十年的历史, 早在1920年就有文献记载, 可以通过注入CO2气体的方法来采出原油。而CO2的现场应用最早开始于1958 年, 在美国Permain盆地首先进行了注CO2混相驱替项目, 这一项目的结果说明注CO2不但具有很高的效益, 而且是一种有效的提高采收率方法。近年来, 随着技术的进步、油价的攀升以及环境保护的需要, 注CO2 提高采收率的方法越来越受到重视, 很多国家开展了现场试验。

二 CO2 采油机理

2.1 降低油水界面张力，减少驱替阻力

残余油饱和度随油水界面张力的降低而减小。CO2极易溶解于油，其在油中溶解度比在水中的溶解度大3 ～ 9 倍。在驱油过程中，大量的CO2与轻烃混合，可大幅降低油水界面张力，减少残余油饱和度，从而提高原油采收率。

2.2 CO2溶解气具有气驱及解堵能力

油层中的CO2溶解气，在井下随着温度的升高部分游离汽化，以压能的形式储存部分能量。当油层压力降低时，大量的CO2将从原油中游离，将原油驱入井筒，起到溶解气驱的作用，由于气体具有较高的运移速度，从而将油层堵塞物返吐出来。用CO2溶解气驱可采出地下油量的18.6%，对油气采收率的提高具有非常重要的意义。

2.3 CO2可使原油中的轻质烃萃取和汽化

轻质烃与CO2间具有较好的互溶性，当压力超过一定的值（此值于原油性质及温度有关）时，CO2能使原油中的轻质烃萃取汽化，这种现象对轻质原油表现的尤为突出。CO2对原油中的轻质烃的萃取和汽化现象是注入CO2增油的主要机理之一。

2.4降低原油的黏度

由于原油随着开采进程的不断深入其黏度也越来越大，而当二氧化碳溶解于原油，原油的黏度显著降低，尤其是在重质油和中质油中黏度降低的幅度更大，同时二氧化碳溶解于水中会使水溶液碳酸化，因此增加水的黏度，降低水的流动性能，两方面的作用会导致水与原油的流动速度相近，因而增加了水的驱油效果。

2.5混相效应

CO2与原油混相后，不仅能萃取和汽化原油中的轻质烃，而且还能形成CO2和轻质烃混合的油带。油带移动是最有效的驱油过程，可以使原油的采收率达到90%以上。

三 二氧化碳驱油技术发展现状及应用情况

用二氧化碳驱油被认为是可显著提升原油采收率的技术手段，尤其是在我国，原油的埋藏深度较深，且黏度较大，因此用二氧化碳驱油来提高采油率是切实可行的。当前二氧化碳驱油开采原油的方式有二氧化碳非混相驱替与二氧化碳混相驱替两种。

3.1 二氧化碳非混相驱替

二氧化碳非混相驱替是利用二氧化碳溶解于原油中降低原油的黏度、导致原油膨胀，降低其界面张力，使原油流动性更好，因此提高采收效率。一般情况下，理想状态是采用二氧化碳混相驱替，而在一些无法采用混相驱替时可以广泛采用非混相驱替技术，其对开采环境的要求较低，适应性较强。

3.2二氧化碳混相驱替

二氧化碳混相驱替是利用二氧化碳将原油中的轻质组分萃取或气化，从而形成二氧化碳与原油中轻质烃的混合相，降低界面的张力，从而提高原油的采收率。这种混相驱替技术可适用于API重度较高的轻质原油开采，开采效率较高，可应用于浅层、深层、碳酸盐层、高渗透层、砂岩层等各种场合，尤其适用于在水驱效果达不到开采要求的低渗透油藏、开采程度较高接近枯竭的砂岩油藏或轻质油藏等。

3.3 应用情况

相对来说，二氧化碳混相驱替在当前世界范围内占据主导地位，在国外发达国家一般是采用二氧化碳混相驱替的方式来提高石油开采率，如在美国混相驱替的石油开采项目数量高达上百个，而对于非混相驱替来说则很少应用，但是在我国的原油由于埋藏的温度较高，黏度较大，使得通过注入二氧化碳驱油的技术直接利用空间较小，当前很多油田由于是砂岩油藏，渗透率较低，因此只能采用直接气驱的方式，然而这种较为单一的驱油方式容易导致二氧化碳利用效率不高，易于产生注气突破等现象，注气效果较差，使其无法进行大规模的推广，诸如此类因素，使得当前二氧化碳驱油技术在我国的应用受到了局限，很多油田都只是出于实验阶段，距离实际应用仍然有很长的路要走。在研究过程中，针对我国油藏在进行二氧化碳驱油时不易混相的特点，学者们一般采用两种方法作为解决问题的思路，第一是用非混相的开采方式来进行原油的开采，第二就是采用某种特殊的工艺方式来尽量实现混相驱替，当前在我国用来实现混相驱替的研究已经取得了一定的进展，主要是基于对混相压力的实验研究，通过分析二氧化碳超临界相态与混相压力的数据相关性，得出实现二氧化碳混相的压力条件。

四 前景展望

针对稠油油藏埋藏深、储层薄、渗透率低、黏度高等开发难点，研发经济、高效的二氧化碳辅助稠油开采技术（如：CO2辅助吞吐技术、HDCS技术、CO2－VAPEX技术），更好地解决稠油油藏开发效益及能源安全保障等问题，同时也能够达到减少温室气体排放、保护环境目的，将是今后研究的方向。

参考文献

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