二氧化碳驅油技術與比較

1、專業(yè).專注二氧化碳驅油技術及比較一、CO2-EOR在油田中的應用近幾年來，CO2-EOR技術發(fā)展迅速。研究表明，將CO2注入油層,不僅能大幅提高采收率,而且可達到CO2減排的目的,滿足環(huán)保和油藏高效開發(fā)的雙重要求。由于技術的進步和溫室效應的存在，CO2-EOR越來越受到重視，包括我國在內(nèi)的很多國家都開展了現(xiàn)場實驗。目前，CO2-EOR已成為美國提高石油采收率的主導技術,2004年美國CO2-EOR增加的原油產(chǎn)量占全國提高采收率項目總產(chǎn)量的31%。1.1 CO2提高采收率機理CO2-EOR主要有以下幾個方面的作用：(1 )使原油體積膨脹CO2注入油藏后,可在原油中充分溶解,一般可使體積增加10%

2、 100%。其結果不但增加地層的彈性能量,還大大減少了原油流動過程中的阻力,從而提高驅油效率。降低原油黏度CO2溶于原油后,一般可降低到原黏度的0. 10. 01。原油初始黏度越高,黏度降低幅度越大。黏度降低,有利于原油流動能力,提高產(chǎn)油量。改善油水流度比CO2溶于原油和水,其黏度增加20% 30% ,流度降低；原油碳酸化后,其黏度降低30%80% ,流度增加。其綜合作用的結果，使油水流度比趨于接近，水驅波及體積擴大,有利于原油采出。降低界面張力學習參考專業(yè).專注CO2極易溶解于原油，其結果大大降低了油水界面張力,有利于原油流動,從而提高了原油采收率。CO2與原油混相后其界面張力降為0 ,理論

3、上可使采收率達到100%。5萃取原油中輕烴CO2注入油藏后,部分CO2未溶解于油水中的CO2能萃取原油中的輕烴,使原油相對密度降低,黏度降低,從而提高原油流動性能,有利于開采。6溶解氣驅作用隨著油井生產(chǎn)井附近的地層壓力下降,地層原油中溶解的CO2逸出,逸出的CO2氣體驅動原油流入井筒,形成內(nèi)部溶解氣驅。1.2 CO2-EOR驅油技術目前CO2-EOR的實施方法主要有CO2混相驅、CO2非混相驅和CO2吞吐,其中CO2混相驅應用最為普遍。另外，CO2-EOR實施中也有熱CO2驅、碳酸水驅、就地生成CO2技術等其他方法。1.2.1 CO2混相驅CO2混相驅一般采用CO2與水交替注入儲層的方法,具體

4、注入方法取決于儲層的性質,主要有連續(xù)注入、簡單注入、錐形注入等如圖2 。實施過程中首先注入CO2,由于連續(xù)注CO2驅替油層時宏觀波及系數(shù)很低,因此注水改變二氧化碳的驅油速度,擴大CO2的波及效率。基本機理是CO2和地層原油在油藏條件下形成穩(wěn)定的混相帶前緣，該前緣作為單相流體移動并有效地把原油驅替到生產(chǎn)井圖3,由于混相，多孔介質中的毛細管力降至為零,理論上可使微觀驅替效率達到100%。混相驅要求油藏壓力高于或等于CO2與原油完全混相的最低壓力MMP 。由于受地層破裂壓力等條件的限制,該方法通常用于注A井采油井學習參考|牌主入8,1學習參考 注入水注入eg |簡單co：和水您沖注入專業(yè).專注原油相

5、對密度小于0.89g/cm3，油層溫度小于120T的中、深層油藏。通過CO2混相驅，原油采收率比注水方法提高約30%40%。圖2 CO2與水交替注入驅油示意圖圖3 CO2混相驅技術示意圖根據(jù)以往的經(jīng)驗，CO2混相驅對開采下面幾類油藏具有更重要的意義。(1 )不合適水驅開采的低滲透油藏。(2 )水淹后的砂巖油藏。(3 )接近開采經(jīng)濟極限的深層、輕質油藏。學習參考專業(yè).專注1.2.2 CO2 非混相%CO2非混相驅效率次于混相驅,但高于水驅或惰性氣驅,一般以重力穩(wěn)定CO2注入方式生產(chǎn),將二氧化碳注入到圈閉構造的頂部,使原油向下及構造兩邊移動,在構造兩邊的生產(chǎn)井中將原油采出(圖4)。主要采油機理是對

6、原油中輕烴汽化和抽提，使原油體積膨脹,黏度降低,界面張力減小。另外,CO2還可以提高或保持地層壓力,當?shù)貙訅毫ο陆禃r,CO2就會從飽和了 CO2的原油中溢出，形成溶解氣驅,達到提高原油采收率的目的。適用于非混相驅的油藏類型主要有:(1 )重油或高黏油油藏；(2)壓力衰竭的低滲透油藏；(3 )高傾角、垂向滲透率高的油藏。圖4 CO2非混相驅技術示意圖1.2.3 CO2 吞吐CO2吞吐的實質是非混相驅，采油機理主要是原油體積膨脹、降低原油界面張力和黏度,以及CO2對輕烴的抽提作用。該方法的一般過程是把大量的CO2注入到生產(chǎn)井底,然后關井幾個星期,讓CO2滲入到油層,然后重新開井生產(chǎn)。這種單井開采技

7、術不依賴于井與井間的流體流動特性,適用范圍很廣,一般對開采下面幾類油藏具有更重要的意義:(1)井間流動性差,其他提高采收率方法不能見效的小型斷塊油藏。學習參考專業(yè).專注裂縫性油藏、強烈水驅的塊狀油藏、有底水的油藏等一些特殊油藏。不能承受油田范圍的很大前沿投資的油藏。CO2吞吐增產(chǎn)措施相對來說具有投資低、返本快的特點,能在CO2耗量相對較低的條件下增加采油量。CO2近混相驅目前,已有外國研究人員在進行CO2驅細管實驗時提出：采收率曲線中的轉折點不一定表示由不混相狀態(tài)到動態(tài)混相狀態(tài)的轉變,而可能表示是近似混相的。CO2近混相驅的特點是,驅替壓力低于并保持在MMP附近，注入的CO2與油只是接近混相狀

8、態(tài)。近混相驅在現(xiàn)場較容易實現(xiàn),且有較高的驅油效率。有研究表明，大多混相驅項目基本實現(xiàn)的是近混相,但由于近混相驅相關的理論和方法研究尚不成熟,而仍沿用著混相驅評價系統(tǒng)。研究近混相驅驅油機理,確定近混相驅條件，是以后油田設計CO2-EOR開發(fā)項目的發(fā)展方向。熱 CO2 驅熱CO2驅是熱力采油和混相驅油的聯(lián)合應用,其驅油機理是熱CO2加熱油藏及CO2與原油部分混相。實施過程中,首先要加熱CO2, CO2的加熱溫度取決于油藏溫度及原油性質,但必須高于其臨界溫度(圖5 )。熱CO2驅廣泛適用各種原油和油藏類型,可有效提高驅油效率。目前熱CO2注入方法主要有熱CO2連續(xù)注入,熱CO2、水交替注入，熱CO2

9、注入后注蒸汽。學習參考。.:0.010.0010.0001)0010學習參考。.:0.010.0010.0001)0010少f體*氣體三相戎專業(yè).專業(yè).專注圖5 CO2的PT相圖1.2.6碳酸水驅利用CO2溶于水的性質,將CO2和水溶液注入到儲油層,水中的CO2在分子擴散作用下與地層油接觸并驅油圖6,但此擴散過程較慢,與注入純CO2相比,采收率較低。計算表明,向油層注入56倍孔隙體積的3%5%碳酸水,驅油效率增加10%15%。該方法通常作為一種輔助性方法使用。法通常作為一種輔助性方法使用。注入拜栗油井殘余油碳酸水殘余油原生水圖6碳酸水驅技術示意圖1.2.7 CO2泡沫驅CO2泡沫驅是通過加入發(fā)

10、泡劑，使得CO2氣體在地層中形成泡沫體系,增加其流動阻學習參考專業(yè).專注力,提高波及效率。國外許多經(jīng)驗和研究表明，CO2泡沫驅的性能優(yōu)于CO2驅,特別是用于非均質油藏效果更加顯著。但由于地層中壓力很大，泡沫在運移過程中，實際上氣體向液膜及地層水中的擴散很難形成理想的泡沫體系。1.2.8 就地生成 CO2 技術就地生成CO2技術是向地層中注入反應液,反應液為低濃度酸和低濃度表面活性劑及聚合物的混合液,這種混合液能夠優(yōu)先進入高滲透層,在高滲透層中,產(chǎn)生放熱化學反應生成CO2。由于開發(fā)該項技術在地層中就地產(chǎn)生CO2驅替劑,不需要使用過多的地面設備,不會對設備產(chǎn)生腐蝕，所以具有優(yōu)先推廣優(yōu)勢。1.3不同驅油技術的比較不同驅油技術的比較,如下表1所示。序號驅油方式注入方式適用油藏1CO2混相驅連續(xù)，簡單，錐形油臧壓力高于或等于CO2與原油完全混相的最低壓力(MMP),該法通常用于原油相對密度小于0.89g/cm3，油層溫度小于1201的中深層油藏2CO2非混相驅重力穩(wěn)定CO2重油或高黏油油藏;壓力衰竭的低滲透油臧;高傾角，垂向滲透率高的油臧3CO2吞吐重力穩(wěn)定CO2不依賴于井與井間的流體流動特性，適用范圍很廣，小型斷塊油臧特殊油臧等4CO2近混相驅連續(xù)，簡單，錐形5熱CO2驅熱CO2連續(xù)注入；熱CO2水交替注入；熱二。2注入后注蒸