二氧化碳驅(qū)油技術(shù)與比較

1、專(zhuān)業(yè).專(zhuān)注二氧化碳驅(qū)油技術(shù)及比較一、CO2-EOR在油田中的應(yīng)用近幾年來(lái)，CO2-EOR技術(shù)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(dá)到CO2減排的目的,滿(mǎn)足環(huán)保和油藏高效開(kāi)發(fā)的雙重要求。由于技術(shù)的進(jìn)步和溫室效應(yīng)的存在，CO2-EOR越來(lái)越受到重視，包括我國(guó)在內(nèi)的很多國(guó)家都開(kāi)展了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)。目前，CO2-EOR已成為美國(guó)提高石油采收率的主導(dǎo)技術(shù),2004年美國(guó)CO2-EOR增加的原油產(chǎn)量占全國(guó)提高采收率項(xiàng)目總產(chǎn)量的31%。1.1 CO2提高采收率機(jī)理CO2-EOR主要有以下幾個(gè)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(jié)果不但增加地層的彈性能量,還大大減少了原油流動(dòng)過(guò)程中的阻力,從而提高驅(qū)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(dòng)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(jié)果，使油水流度比趨于接近，水驅(qū)波及體積擴(kuò)大,有利于原油采出。降低界面張力學(xué)習(xí)參考專(zhuān)業(yè).專(zhuān)注CO2極易溶解于原油，其結(jié)果大大降低了油水界面張力,有利于原油流動(dòng),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(dá)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(duì)密度降低,黏度降低,從而提高原油流動(dòng)性能,有利于開(kāi)采。6溶解氣驅(qū)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(qū)動(dòng)原油流入井筒,形成內(nèi)部溶解氣驅(qū)。1.2 CO2-EOR驅(qū)油技術(shù)目前CO2-EOR的實(shí)施方法主要有CO2混相驅(qū)、CO2非混相驅(qū)和CO2吞吐,其中CO2混相驅(qū)應(yīng)用最為普遍。另外，CO2-EOR實(shí)施中也有熱CO2驅(qū)、碳酸水驅(qū)、就地生成CO2技術(shù)等其他方法。1.2.1 CO2混相驅(qū)CO2混相驅(qū)一般采用CO2與水交替注入儲(chǔ)層的方法,具體

4、注入方法取決于儲(chǔ)層的性質(zhì),主要有連續(xù)注入、簡(jiǎn)單注入、錐形注入等如圖2 。實(shí)施過(guò)程中首先注入CO2,由于連續(xù)注CO2驅(qū)替油層時(shí)宏觀(guān)波及系數(shù)很低,因此注水改變二氧化碳的驅(qū)油速度,擴(kuò)大CO2的波及效率。基本機(jī)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(dòng)并有效地把原油驅(qū)替到生產(chǎn)井圖3,由于混相，多孔介質(zhì)中的毛細(xì)管力降至為零,理論上可使微觀(guān)驅(qū)替效率達(dá)到100%。混相驅(qū)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(xué)習(xí)參考|牌主入8,1學(xué)習(xí)參考 注入水注入eg |簡(jiǎn)單co：和水您沖注入專(zhuān)業(yè).專(zhuān)注原油相

5、對(duì)密度小于0.89g/cm3，油層溫度小于120T的中、深層油藏。通過(guò)CO2混相驅(qū)，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(qū)油示意圖圖3 CO2混相驅(qū)技術(shù)示意圖根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，CO2混相驅(qū)對(duì)開(kāi)采下面幾類(lèi)油藏具有更重要的意義。(1 )不合適水驅(qū)開(kāi)采的低滲透油藏。(2 )水淹后的砂巖油藏。(3 )接近開(kāi)采經(jīng)濟(jì)極限的深層、輕質(zhì)油藏。學(xué)習(xí)參考專(zhuān)業(yè).專(zhuān)注1.2.2 CO2 非混相%CO2非混相驅(qū)效率次于混相驅(qū),但高于水驅(qū)或惰性氣驅(qū),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(gòu)造的頂部,使原油向下及構(gòu)造兩邊移動(dòng),在構(gòu)造兩邊的生產(chǎn)井中將原油采出(圖4)。主要采油機(jī)理是對(duì)

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(dāng)?shù)貙訅毫ο陆禃r(shí),CO2就會(huì)從飽和了 CO2的原油中溢出，形成溶解氣驅(qū),達(dá)到提高原油采收率的目的。適用于非混相驅(qū)的油藏類(lèi)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(qū)技術(shù)示意圖1.2.3 CO2 吞吐CO2吞吐的實(shí)質(zhì)是非混相驅(qū)，采油機(jī)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(duì)輕烴的抽提作用。該方法的一般過(guò)程是把大量的CO2注入到生產(chǎn)井底,然后關(guān)井幾個(gè)星期,讓CO2滲入到油層,然后重新開(kāi)井生產(chǎn)。這種單井開(kāi)采技

7、術(shù)不依賴(lài)于井與井間的流體流動(dòng)特性,適用范圍很廣,一般對(duì)開(kāi)采下面幾類(lèi)油藏具有更重要的意義:(1)井間流動(dòng)性差,其他提高采收率方法不能見(jiàn)效的小型斷塊油藏。學(xué)習(xí)參考專(zhuān)業(yè).專(zhuān)注裂縫性油藏、強(qiáng)烈水驅(qū)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(duì)來(lái)說(shuō)具有投資低、返本快的特點(diǎn),能在CO2耗量相對(duì)較低的條件下增加采油量。CO2近混相驅(qū)目前,已有外國(guó)研究人員在進(jìn)行CO2驅(qū)細(xì)管實(shí)驗(yàn)時(shí)提出：采收率曲線(xiàn)中的轉(zhuǎn)折點(diǎn)不一定表示由不混相狀態(tài)到動(dòng)態(tài)混相狀態(tài)的轉(zhuǎn)變,而可能表示是近似混相的。CO2近混相驅(qū)的特點(diǎn)是,驅(qū)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(qū)在現(xiàn)場(chǎng)較容易實(shí)現(xiàn),且有較高的驅(qū)油效率。有研究表明，大多混相驅(qū)項(xiàng)目基本實(shí)現(xiàn)的是近混相,但由于近混相驅(qū)相關(guān)的理論和方法研究尚不成熟,而仍沿用著混相驅(qū)評(píng)價(jià)系統(tǒng)。研究近混相驅(qū)驅(qū)油機(jī)理,確定近混相驅(qū)條件，是以后油田設(shè)計(jì)CO2-EOR開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的發(fā)展方向。熱 CO2 驅(qū)熱CO2驅(qū)是熱力采油和混相驅(qū)油的聯(lián)合應(yīng)用,其驅(qū)油機(jī)理是熱CO2加熱油藏及CO2與原油部分混相。實(shí)施過(guò)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(zhì),但必須高于其臨界溫度(圖5 )。熱CO2驅(qū)廣泛適用各種原油和油藏類(lèi)型,可有效提高驅(qū)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(xué)習(xí)參考。.:0.010.0010.0001)0010學(xué)習(xí)參考。.:0.010.0010.0001)0010少f體*氣體三相戎專(zhuān)業(yè).專(zhuān)業(yè).專(zhuān)注圖5 CO2的PT相圖1.2.6碳酸水驅(qū)利用CO2溶于水的性質(zhì),將CO2和水溶液注入到儲(chǔ)油層,水中的CO2在分子擴(kuò)散作用下與地層油接觸并驅(qū)油圖6,但此擴(kuò)散過(guò)程較慢,與注入純CO2相比,采收率較低。計(jì)算表明,向油層注入56倍孔隙體積的3%5%碳酸水,驅(qū)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(qū)技術(shù)示意圖1.2.7 CO2泡沫驅(qū)CO2泡沫驅(qū)是通過(guò)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(dòng)阻學(xué)習(xí)參考專(zhuān)業(yè).專(zhuān)注力,提高波及效率。國(guó)外許多經(jīng)驗(yàn)和研究表明，CO2泡沫驅(qū)的性能優(yōu)于CO2驅(qū),特別是用于非均質(zhì)油藏效果更加顯著。但由于地層中壓力很大，泡沫在運(yùn)移過(guò)程中，實(shí)際上氣體向液膜及地層水中的擴(kuò)散很難形成理想的泡沫體系。1.2.8 就地生成 CO2 技術(shù)就地生成CO2技術(shù)是向地層中注入反應(yīng)液,反應(yīng)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(jìn)入高滲透層,在高滲透層中,產(chǎn)生放熱化學(xué)反應(yīng)生成CO2。由于開(kāi)發(fā)該項(xiàng)技術(shù)在地層中就地產(chǎn)生CO2驅(qū)替劑,不需要使用過(guò)多的地面設(shè)備,不會(huì)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生腐蝕，所以具有優(yōu)先推廣優(yōu)勢(shì)。1.3不同驅(qū)油技術(shù)的比較不同驅(qū)油技術(shù)的比較,如下表1所示。序號(hào)驅(qū)油方式注入方式適用油藏1CO2混相驅(qū)連續(xù)，簡(jiǎn)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(duì)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(qū)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(lài)于井與井間的流體流動(dòng)特性，適用范圍很廣，小型斷塊油臧特殊油臧等4CO2近混相驅(qū)連續(xù)，簡(jiǎn)單，錐形5熱CO2驅(qū)熱CO2連續(xù)注入；熱CO2水交替注入；熱二。2注入后注蒸