二氧化碳驱油技术综述

二氧化碳驱油技术综述

第一章前言

提高采收率(EOR)研究是油气田开发永恒的主题之一。迄今为止，已形成化学驱、气体混相驱、热采和微生物采油四大类。近几年，注气驱提高采收率发展

迅速，其中又以注CO

2驱的发展速度最快。一方面，注CO

2

驱油的效果非常明显。

另一方面，CO

2气体的利用可以减轻温室效应，这也使CO

2

驱在全球推广运用。早

在1920年就有文献记载，可以通过注入CO

2气体的方法来采出原油。而CO

2

的现

场应用最早开始于1958年，在美国Permain盆地首先进行了注CO

2

混相驱项目，

这一项目的结果说明注CO

2

不但具有很高的效益，而且是一种有效的提高采收率

方法。随着技术的进步、环境保护的需要，注CO

2

提高采收率的方法越来越受到重视.

我国陆地上的大多数主力油田进入了中后期开发阶段，呈现出可采储量的动用程度高、自然递减率高、综合递减率高、综合含水率高等特点。同时，目前随着勘探开发技术的提高，低渗透油田储量占的比例越来越大。因此在石油后备储量比较紧张的形势下，动用好和开发好低渗透油田，对我国石油事业持续稳定的发展具有重大意义。但是低渗透油田由于其物性差，比如孔隙度和渗透率都比较小，因此，单井产量低，开发难度大。利用二氧化碳开发低渗透油田可以有效提高原油采收率。

1.1国外CO2驱发展概况

自上个世纪五十年代，国际上许多国家就开始把二氧化碳作为一种驱替溶剂进行现场和实验研究。由于二氧化碳能溶解于原油，降低界面张力，降低原油粘度，在一定的条件下还能与原油混相，进行混相驱油，从而提高原油的采收率。二氧化碳驱油特别是二氧化碳混相驱油已经成为现在低渗透油藏开发的主要方式之一。

注入二氧化碳用于提高石油采油率已有30多年的历史。二氧化碳驱油作为

一项日趋成熟的采油技术已受到世界各国的广泛关注，据不完全统计，目前全世

界正在实施的二氧化碳驱油项目有近80个。

90年代的CO

2

驱技术日趋成熟，根据1994年油气杂志的统计结果，全世界有137个商业性的气体混相驱项目，其中55﹪采用的是烃类气体，42﹪采用的

是CO

2

，其他气体混相驱仅占3﹪。目前，国外采用二氧化碳驱油的主要国家有：美国、俄罗斯、匈牙利、加拿大、法国、德国等。其中美国有十个产油区的292

个油田适用CO

2驱，一般提高采收率7﹪～15﹪，在西德克萨斯州，CO

2

驱最主要

是EOR方法，一般可提高采收率30﹪左右。

1.1.1国外CO2驱项目情况

国外近年来注气技术发展很快，己成为除热采之外最重要的提高采收率方法。在目前油价下，1992年热采产量与1990年相比，基本稳定不变，化学驱降低了4.40%，其产量也很少，而注气却增加了 3.60%，其中烃类混相驱和非混相驱增加了51.0%，近几年还有增长的趋势。在国外，注二氧化碳技术主要用于后期的高含水油藏、非均质油藏以及不适合热采的重质油藏。推广二氧化碳驱油的主要制约因素是天然的二氧化碳资源、二氧化碳的输送及二氧化碳向生产井的突进问题以及油井及设备腐蚀、安全和环境问题等。为解决以上问题，提出了就注CO

2提高原油采收率技术，这种技术是向地层中注入反应溶液，使其在油藏条件下充分反应而释放出气体，溶解于原油之中，降低原油粘度，膨胀原油体积，从而达到提高原油采收率的目的。

美国是CO

2驱发展最快的国家。自20世纪80年代以来，美国CO

2

驱项目不

断增加，已成为继蒸汽驱之后的第二大提高采收率技术。美国目前正在实施的

CO

2混相驱项目有64个。最大的也是最早使用CO

2

驱的是始于1972年的SACROC

油田。其余半数以上的大型气驱方案是于1984～1986年间开始实施的，目前其增产油量仍呈继续上升的趋势。大部分油田驱替方案中，注入的CO

2

体积约占烃类空隙体积的30%，提高采收率的幅度为7%～22％。

1.1.2小油田CO2混相驱的应用与研究

过去，CO

2

混相驱一般是大油田提高原油采收率的方法。大油田由于生育储

量多，剩余开采期长，经济效益好，而小油田CO

2

驱一般不具有这些优点。近年

来许多小油田实施了CO

2

混相驱提高原油采收率方案，同样获得了良好的经济效

益。如位于美国密西西比州的Creek油田就是一个小油田成功实施CO

2

驱的实例。该油田于1996年被JP石油公司收购时的原油产量只有143m3/d，因油田实施了

CO

2

驱技术，使该油田的原油采收率大大提高，其原油产量在1998年达到了209m3/d，比1996年增加了46％。

1.1.3重油CO2非混相驱的研究与应用

CO

2

驱开采重油一般是在不适合注蒸汽开采的油田进行。这类油田的油藏地

质条件是：油层薄，或埋藏太深，或渗透率太低，或含油饱和度太低等。注CO

2

可有效提高这类油藏的采收率。大规模使用CO

2

非混相驱开发重油油田的国家是土尔其。土尔其有许多重油藏不适合热采方法。1986年土尔其石油公司在几个

油田实施了CO

2非混相驱，取得了成功。其中Raman油田大规模C0

2

非混相驱较

为典型。

加拿大也有许多重油油藏被认为不适合进行热力开采，加拿大对CO

2

驱开采重油进行了大量的研究。试验得出，轻油粘度在饱和压力下从大约从1.4降到20，降低了15倍。另外，在不同温度下重油粘度测量发现，温度达到275℃左

右才能降粘，而CO

2

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驱替的水平。

1.2国内研究应用现状

在我国东部主要产油区，天然气气源紧张，烃类气体又供不应求，不可能用

来注气，发现的CO

2

气源目前还比较少，再加上原油含蜡多、粘度和密度都比较高，绝大多数储量的原油粘度大于5MPa﹒s，注气后由于不利的流度比、气窜和重力差异比较严重，波及系数不高，而且难于混相，所以注气混相驱和非混相驱一直未能很好地开展起来。尽管如此，注非烃气体混相和非混相驱的研究和现场

先导试验一直没有停止过。CO

2

驱在我国六十年代初就受到了重视。1963年首先在大庆油田作为主要提高采收率方法进行研究，并于1965年专门开辟了小井距提高采收率试验区进行先导性试验。该试验区采用四点法井网共两个井组14口