二氧化碳驅(qū)油機(jī)理

1、二氧化碳驅(qū)油機(jī)理一、二氧化碳驅(qū)油機(jī)理1降粘作用 二氧化碳與原油有很好的互溶性，能顯著降低原油粘度，可降低到原粘度的1/10左右。原油初始粘度越高，降低后的粘度差越大，粘度降低后原油流動(dòng)才能增大，進(jìn)步原油產(chǎn)量，如以以下圖所示：與原油有較好的混溶性而成為具有良好開(kāi)展前景的進(jìn)步原油采收率技術(shù)的特點(diǎn)，以技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)雙重標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量，CO2驅(qū)是三次采油中最具潛力的進(jìn)步采收率方法之一。圖2-1 原油粘度降低與二氧化碳飽和壓力的關(guān)系50o-原油粘度; m溶有二氧化碳的原油粘度 2 改善原油與水的流度比二氧化碳溶于原油和水，使其碳酸化。原油碳酸化后，其粘度隨之降低，同時(shí)也降低了水的流度，改善了油與水流度比

2、，擴(kuò)大了涉及體積。3 膨脹作用二氧化碳注入油藏后，使原油體積大幅度膨脹，便可以增加地層的彈性能量，還有利于膨脹后的剩余油脫離地層水以及巖石外表的束縛，變成可動(dòng)油，使驅(qū)油效率升高，進(jìn)步原油采收率。原油的密度越高，相對(duì)分子質(zhì)量越小，原油的膨脹系數(shù)越大1。圖2-2為原油的膨脹系數(shù)與二氧化碳物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)關(guān)系。從圖2-2可以看到，原油中二氧化碳物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)越大，原油的膨脹系數(shù)越大。4 萃取和汽化原油中的輕烴在一定壓力下，二氧化碳混合物能萃取和汽化原油中不同組分的輕質(zhì)烴，降低原油相對(duì)密度，從而進(jìn)步采收率。二氧化碳首先萃取和汽化原油中的輕質(zhì)烴，隨后較重質(zhì)烴被汽化產(chǎn)出，最后到達(dá)穩(wěn)定。5 混相效應(yīng)混相效應(yīng)是指兩

3、種流體能互相溶解而不存在界面，消除了界面張力。二氧化碳與原油混合后，不僅能萃取和汽化原油中輕質(zhì)烴，而且還能形成二氧化碳和輕質(zhì)烴混合的油帶。油帶挪動(dòng)是最有效的驅(qū)油過(guò)程，可使采收率到達(dá)90%以上。圖2-2 原油的膨脹系數(shù)與二氧化碳物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)關(guān)系(6) 分子擴(kuò)散作用 多數(shù)情況下，二氧化碳是通過(guò)分子的緩慢擴(kuò)散作用溶于原油。分子的擴(kuò)散過(guò)程很緩慢，特別是水相將油相與二氧化碳?xì)庀喔糸_(kāi)時(shí)，水相阻礙了二氧化碳分子向油相中的擴(kuò)散并且完全抑制了輕質(zhì)烴從油相釋放到二氧化碳中，因此，必須有足夠的時(shí)間，使二氧化碳分子充分?jǐn)U散到油相中。(7) 降低界面張力 二氧化碳混相驅(qū)中，二氧化碳抽提原油中的輕質(zhì)組分或使其汽化，從而降

4、低界面張力。二氧化碳驅(qū)過(guò)程是二氧化碳不斷富化過(guò)程。二氧化碳富化是通過(guò)二氧化碳對(duì)原油中的C2C6組分的抽提作用引起的。二氧化碳對(duì)原油中的C2C6組分的抽提作用產(chǎn)生兩種情況，如圖2-4所示。一種情況是當(dāng)油層溫度50時(shí)，二氧化碳萃取原油組分，形成二氧化碳富氣相，稱(chēng)為原油的氣化機(jī)理；另一種情況是當(dāng)油層溫度50時(shí)，二氧化碳不能氣化原油，只能萃取原油的輕餾分，形成二氧化碳富液混合物，稱(chēng)為二氧化碳在原油中的冷凝機(jī)理。 二氧化碳對(duì)原油組分的抽提過(guò)程，也是它與原油之間界面張力不斷降低的過(guò)程。圖2-5說(shuō)明隨著界面張力的降低，毛管數(shù)增大，相對(duì)浸透率曲線發(fā)生相應(yīng)的變化。從圖2-5可以看到，當(dāng)界面張力到達(dá)超低界面張力時(shí)

5、由水驅(qū)的101mNm-1數(shù)量級(jí)降至10-3mNm-1數(shù)量級(jí)以下，毛管數(shù)增大至10-2數(shù)量級(jí)以上水驅(qū)時(shí)為10-6，剩余油飽和度為零。(8) 溶解氣驅(qū)作用大量的二氧化碳溶于原油中具有溶解氣驅(qū)的作用。降壓采油機(jī)理與溶解氣驅(qū)相似，隨著壓力下降，二氧化碳從液體中逸出，液體內(nèi)產(chǎn)生氣體驅(qū)動(dòng)力，進(jìn)步了驅(qū)油效果。另外，一些二氧化碳驅(qū)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)。(9) 進(jìn)步浸透率作用二氧化碳溶于原油和水，使其碳酸化。碳酸水與油藏的碳酸鹽反響，生成碳酸氫鹽。碳酸氫鹽易溶于水，導(dǎo)致碳酸鹽尤其是井筒周?chē)拇罅克投趸纪ㄟ^(guò)的碳酸巖浸透率進(jìn)步，使地層浸透率得圖2-4 溫度對(duì)二氧化碳與原油p-

6、x相圖的影響L液相；L1、L2第一液相、第二液相；V蒸氣以改善，上述作用可使砂巖浸透率進(jìn)步5%-15%，同時(shí)二氧化碳還有利于抑制粘土膨脹。另外，二氧化碳-水混合物由于酸化作用可以在一定程度上解出無(wú)機(jī)垢堵塞、疏通油流通道、恢復(fù)單井產(chǎn)能。二氧化碳驅(qū)油技術(shù)優(yōu)點(diǎn)二氧化碳驅(qū)油技術(shù)優(yōu)點(diǎn)1.不僅適用于常規(guī)油田，尤其對(duì)低滲、特低滲油藏可以明顯進(jìn)步原油采收率2.適宜二氧化碳驅(qū)油的油藏儲(chǔ)量非常可觀3.二氧化碳具有適用范圍大、驅(qū)油本錢(qián)低、采油率進(jìn)步等顯著的優(yōu)點(diǎn)4.能滿足油田開(kāi)發(fā)需求，還能解決二氧化碳封存問(wèn)題，保護(hù)大氣環(huán)境二氧化碳驅(qū)油技術(shù)缺點(diǎn)待解決問(wèn)題1.腐蝕作用如何減緩腐蝕？CO2在注入油層的過(guò)程中，與水反響生成的

7、碳酸，對(duì)設(shè)備、管線、井筒有較強(qiáng)的腐蝕性，而且腐蝕產(chǎn)物被注人流體帶人地層會(huì)堵塞儲(chǔ)層孔隙。如何加強(qiáng)對(duì)注入油層過(guò)程進(jìn)展CO2性能分析、油藏性質(zhì)的分析以及防腐材料、涂層的研究，是解決腐蝕問(wèn)題的關(guān)鍵。CO2與原油的最小混相壓力不僅取決于油藏的溫度和CO2的純度，而且也取決于原油組分。因此，加強(qiáng)含雜質(zhì)的CO 及可改變?cè)徒M分物質(zhì)的性能分析，是解決混相壓力的關(guān)鍵。3竄流嚴(yán)重在驅(qū)油過(guò)程中，南于CO 黏度低及油層的非均質(zhì)性，易出現(xiàn)黏性指進(jìn)及竄流，造成不利的流度比，致使CO 過(guò)早打破含油帶，影響驅(qū)油效率。加強(qiáng)油藏地質(zhì)構(gòu)造、浸透率、油藏縱向非均質(zhì)性、油藏流體飽和程度和油藏流體性質(zhì)的性能分析研究，是解決CO 竄流問(wèn)題

8、的關(guān)鍵。開(kāi)展現(xiàn)狀年7月12 Et，在綏中361油田H5井組進(jìn)展了層內(nèi)生成二氧化碳驅(qū)油技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)先導(dǎo)性試驗(yàn)。施工2天，累計(jì)注入生氣劑250 m3，釋氣劑250 m。，注人藥劑時(shí)間僅為22小時(shí)。該井組施行該技術(shù)后對(duì)應(yīng)的8口油井3個(gè)月平均產(chǎn)油量較施工前增加3072 m d，增產(chǎn)幅度近10，累計(jì)增油2 857 m3，雖然施工后注水量進(jìn)步至600 m3d，但綜合含水率也有了一定的降低，獲得了較好的增油控水效果二氧化碳驅(qū)油技術(shù)的幾種方式1連續(xù)注二氧化碳?xì)怏w2注碳酸水ORCO3二氧化碳?xì)怏w或液體段塞后交替注水和二氧化碳?xì)怏wWAG4二氧化碳?xì)怏w或液體段塞后緊跟著注水5同時(shí)注入二氧化碳?xì)怏w和水【例】：注CO2前

9、置段塞N2頂替進(jìn)步采收率孫楊CO2驅(qū)油2驅(qū)油機(jī)理2驅(qū)油的油藏類(lèi)型及地質(zhì)條件2混相驅(qū)的開(kāi)展現(xiàn)狀優(yōu)缺點(diǎn)及在國(guó)內(nèi)油田的相關(guān)應(yīng)用相當(dāng)于舉例子說(shuō)明優(yōu)缺點(diǎn)2應(yīng)用廣闊前景和CO2驅(qū)油整體概況即小結(jié)CO2應(yīng)用前景廣闊和CO2驅(qū)油整體概況即小結(jié)CO2作為一種無(wú)污染的驅(qū)替劑，應(yīng)用較早。目前CO2驅(qū)油進(jìn)步采收率技術(shù)已成為世界三大采油法熱采、聚合物驅(qū)和CO2驅(qū)之一。進(jìn)步石油采收率的方法很多：熱力采油注高壓蒸汽火燒油層化學(xué)驅(qū)油聚合物驅(qū)活性劑驅(qū)堿性驅(qū)混相驅(qū)油液化氣驅(qū)富氣驅(qū)高壓干氣驅(qū)CO2驅(qū)簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是把二氧化碳注入油層中以進(jìn)步采油率。國(guó)際能源機(jī)構(gòu)評(píng)估認(rèn)為，全世界適宜二氧化碳驅(qū)油開(kāi)發(fā)的資源約為3000億6000億桶。 由

10、于二氧化碳是一種在油和水中溶解度都很高的氣體，當(dāng)它大量溶解于原油中時(shí)，可以使原油體積膨脹、黏度下降，還可以降低油水間的界面張力。與其他驅(qū)油技術(shù)相比，二氧化碳驅(qū)油具有適用范圍大、驅(qū)油本錢(qián)低、采油率進(jìn)步顯著等優(yōu)點(diǎn)。這項(xiàng)技術(shù)不僅能滿足油田開(kāi)發(fā)需求，還能解決二氧化碳的封存問(wèn)題，保護(hù)大氣環(huán)境。二氧化碳驅(qū)油是一項(xiàng)成熟的采油技術(shù)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前全世界正在施行的二氧化碳驅(qū)油工程有近80個(gè)。美國(guó)是二氧化碳驅(qū)油工程開(kāi)展最多的國(guó)家，每年注入油藏的二氧化碳量約為2000萬(wàn)3000萬(wàn)噸，其中300萬(wàn)噸來(lái)自煤氣化廠和化肥廠的廢氣。據(jù)“中國(guó)陸上已開(kāi)發(fā)油田進(jìn)步采收率第二次潛力評(píng)價(jià)及開(kāi)展戰(zhàn)略研究結(jié)果，二氧化碳在我國(guó)石油開(kāi)采

11、中有著宏大的應(yīng)用潛力。我國(guó)現(xiàn)已探明的63.2億噸低浸透油藏原油儲(chǔ)量，尤其是其中50%左右尚未動(dòng)用的儲(chǔ)量，運(yùn)用二氧化碳驅(qū)比水驅(qū)具有更明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。可以預(yù)測(cè)，隨著技術(shù)的開(kāi)展完善和應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，二氧化碳將成為我國(guó)改善油田開(kāi)發(fā)效果、進(jìn)步原油采收率的重要資源。國(guó)外CO2驅(qū)應(yīng)用及研究概況美國(guó)EOR增產(chǎn)原油的本錢(qián)比照國(guó)外CO2驅(qū)應(yīng)用及研究概況 加拿大石油公司1994年對(duì)一些輕質(zhì)和中質(zhì)油原油密度為0.8550-0.9042油藏進(jìn)展了CO2驅(qū)綜合研究。1997年，投資11億美元在韋本油田進(jìn)展大規(guī)模CO2混相驅(qū)采油。經(jīng)研究，注CO2的采收率將比注水高30%-40%，消費(fèi)壽命延長(zhǎng)25年以上。 加拿大CO2驅(qū)

12、的研究與應(yīng)用2、國(guó)內(nèi)CO2驅(qū)研究及應(yīng)用概況CO2吞吐： 國(guó)內(nèi)局部油田吉林、成功等也陸續(xù)施行了許多CO2吞吐工程。 濱南采油廠在一些油井進(jìn)展CO2吞吐后，原油產(chǎn)量大幅進(jìn)步。經(jīng)測(cè)算，投入產(chǎn)出比為1：4。證實(shí)CO2吞吐作為單井增產(chǎn)措施，效果顯著。 1. 施行CO2驅(qū)的開(kāi)發(fā)時(shí)機(jī)的選擇 據(jù)對(duì)國(guó)外CO2驅(qū)工程的統(tǒng)計(jì)，以前的大局部工程選在含水率為6070%時(shí)開(kāi)場(chǎng)施行CO2驅(qū)。近年來(lái)的研究與應(yīng)用證明， CO2驅(qū)在注水開(kāi)發(fā)晚期的油田施行仍有很好的效果。例如美國(guó)的Postle油田就是注水油田開(kāi)發(fā)晚期施行CO2驅(qū)進(jìn)步采收率的一個(gè)成功例子。 Postle油田發(fā)現(xiàn)于1958年，1970年產(chǎn)量到達(dá)頂峰為3498m3/d。

13、注CO2前平均產(chǎn)油量?jī)H318m3/d，含水高達(dá)98%。1996年施行注CO2，采用水氣交替注入方式。至2000年產(chǎn)量到達(dá)1590m3/d，預(yù)計(jì)進(jìn)步采收率10%14%。關(guān)于施行CO2驅(qū)幾個(gè)問(wèn)題的討論 CO2驅(qū)伴隨著產(chǎn)量的大幅度上升，會(huì)發(fā)生早期氣竄，這根本上是CO2驅(qū)工程共同的消費(fèi)特點(diǎn)。從國(guó)外CO2驅(qū)的施行情況看，整個(gè)工程中有30%-60%的注入氣可回采后再注入。所以注CO2前必須作好采出氣的處理與回注準(zhǔn)備，這樣即可以減少污染，還可已大大節(jié)約CO2資源，進(jìn)步經(jīng)濟(jì)效益。施行CO2驅(qū)應(yīng)注意的關(guān)鍵問(wèn)題2. 產(chǎn)出氣的處理與回注關(guān)于施行CO2驅(qū)幾個(gè)問(wèn)題的討論 3. CO2驅(qū)消費(fèi)中的防腐 腐蝕是CO2驅(qū)最嚴(yán)重

14、消費(fèi)的問(wèn)題。由于沒(méi)有作好防腐準(zhǔn)備，而導(dǎo)致消費(fèi)暫時(shí)中斷或工程失敗，已有很多先例。國(guó)外在防腐方面有兩個(gè)經(jīng)歷措施： 1. 采用塑料內(nèi)襯或水泥內(nèi)襯油管。 2. 定期注入防腐劑。通常以?xún)煞N措施的結(jié)合使用最好。二氧化碳驅(qū)油前景光明 -05-06 09:53 石油商報(bào)本報(bào)訊通訊員王蕾顧鴻君“假設(shè)將二氧化碳作為注入劑，是氣態(tài)形式注入地層效果好，還是液態(tài)形式的好？“液態(tài)二氧化碳需要溫度到達(dá)零下20，對(duì)地層傷害比較大，氣態(tài)二氧化碳對(duì)地層沒(méi)有傷害，但是很難封住，一般以超臨界狀態(tài)注入地層最好。新疆油田勘探開(kāi)發(fā)研究院近日聘請(qǐng)中國(guó)石油大學(xué)華東泰山學(xué)者、特聘教授，英國(guó)Heriot-Watt大學(xué)榮譽(yù)研究員任邵然，專(zhuān)門(mén)為科研人

15、員講解“二氧化碳驅(qū)油技術(shù)。當(dāng)二氧化碳?jí)毫Τ^(guò)臨界壓力7.39兆帕、溫度大于臨界溫度31時(shí)，二氧化碳將變成一種液態(tài)的黏稠狀物質(zhì)，稱(chēng)為超臨界狀態(tài)。超臨界二氧化碳具有黏度低、流動(dòng)性好、擴(kuò)散性強(qiáng)、對(duì)溶質(zhì)有較強(qiáng)的溶解才能，且比重是水的0.60.8倍，因此，二氧化碳逐步成為一種平安、高效、節(jié)能、節(jié)水的驅(qū)油介質(zhì)。2002年國(guó)家氣象局表示，將來(lái)50年，全球氣溫將上升4，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)將產(chǎn)生持久的嚴(yán)重影響。全球溫室效應(yīng)越來(lái)越明顯，很多國(guó)家已積極開(kāi)展二氧化碳減排研究工作，為全球氣候和環(huán)境保護(hù)做出奉獻(xiàn)。很多國(guó)家已經(jīng)開(kāi)場(chǎng)研究、施行將二氧化碳注入地下進(jìn)展儲(chǔ)存，包括煤田和油氣田，在保護(hù)環(huán)境的同時(shí)，也進(jìn)步了采收率

16、，一舉兩得。研究說(shuō)明，二氧化碳驅(qū)油技術(shù)可以在水驅(qū)油進(jìn)步采收率的根底上，再進(jìn)步10%20%。二氧化碳驅(qū)油技術(shù)在新疆油田的應(yīng)用潛力占全國(guó)評(píng)價(jià)中的51%，前景光明。2007年9月，國(guó)務(wù)院通過(guò)的32號(hào)文件，即?關(guān)于進(jìn)一步促進(jìn)新疆經(jīng)濟(jì)社會(huì)開(kāi)展的假設(shè)干意見(jiàn)?提出，“到2021年，把新疆建成全國(guó)大型油氣消費(fèi)和加工基地、大型煤炭基地、可再生能源規(guī)模化利用示范基地的宏偉目的，明確了國(guó)家把新疆作為我國(guó)能源接替區(qū)和基地的戰(zhàn)略地位。將二氧化碳注入到地層中儲(chǔ)存，或利用二氧化碳驅(qū)油，對(duì)新疆的可持續(xù)開(kāi)展意義重大。二氧化碳驅(qū)油技術(shù)假設(shè)可以在油氣田推廣應(yīng)用，將會(huì)為保障國(guó)家能源平安、促進(jìn)新疆經(jīng)濟(jì)開(kāi)展奠定堅(jiān)實(shí)根底，也勢(shì)必會(huì)為新疆油

17、氣田的開(kāi)發(fā)帶來(lái)一場(chǎng)新的技術(shù)革命。目前，新疆油田已開(kāi)展的進(jìn)步采收率技術(shù)，主要包括聚合物驅(qū)、二元復(fù)合驅(qū)技術(shù)。山西煤礦、吉林油田、南海氣田正積極開(kāi)展二氧化碳埋存工程。二氧化碳驅(qū)油的油藏條件根據(jù)大量的礦產(chǎn)實(shí)驗(yàn)，總結(jié)出適應(yīng)二氧化碳驅(qū)油油藏的根本條件是:油層的巖性可以是灰?guī)r、白云巖、或砂巖等，二氧化碳溶于水后形成的碳酸可以溶蝕鈣鹽等，進(jìn)步底層浸透率；二氧化碳驅(qū)油油藏一般埋深在6003500米，油層溫度一般低于120C，油層厚度大于3米；油層的破裂壓力大于要求的注入壓力大于要求的注入壓力，防止地層的壓裂，影響驅(qū)油效果；油層具有大的空隙體積以便與二氧化碳接觸,浸透率一般大于5個(gè)毫達(dá)西。影響二氧化碳驅(qū)油的因素影

18、響CO 驅(qū)油效果的因素很多，主要分為儲(chǔ)層參數(shù)、地層流體性質(zhì)以及注氣方式三大類(lèi)。其中儲(chǔ)層參數(shù)主要包括油藏的非均質(zhì)性、油層厚度、浸透率眭等，流體性質(zhì)主要包括原油粘度及原油密度等。一、儲(chǔ)層特征影響因素分析1.浸透率、平面非均質(zhì)性影響 低浸透率可提供充分的混相條件減少重力別離，浸透率太高容易導(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(qiáng)，采收率變小。因?yàn)榉蔷|(zhì)油藏中，注入的co2優(yōu)先進(jìn)入高浸透層，導(dǎo)致當(dāng)?shù)徒笇又械脑蜕形幢煌耆?qū)掃時(shí)，c0 已從高浸透層突人到消費(fèi)井中產(chǎn)生粘性指，從而使驅(qū)油效率降低。因此，儲(chǔ)層巖石的非均質(zhì)性越小越好。2.垂向橫向浸透率比值的影響 隨著KvKh的增大采收率有所下降隨著縱橫向浸透率比值的增大浮力的作用加劇，層間矛盾更加突出。二、流體性質(zhì)影響因素分析1.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(dòng)。二氧化碳?xì)怏w在驅(qū)替前緣向油藏上部挪動(dòng)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