CO2提高原油采收率综述

图1 2007 年度EOR 项目数分类百分比[2] EOR —CO 2提高原油采收率综述

班 级：11秋

学 号：11602101031

报告人：都 军

EOR-CO 2提高原油采收率综述

【摘要】三次采油技术是一项能够利用物理、化学和生物等新技术提高原油采收率的重要油田开发技术。目前，世界上已形成三次采油的四大技术系列，即化学驱、气驱、热力驱和微生物驱。尤其是，CO 2驱在近年来随着技术成熟和中大型CO 2气藏的发现而得到大力发展，

在越来越关注温室效应、考虑如何封存CO 2的今天，有效利用这种温

室气体进行油田开发更能保护地球，可谓一举两得。

关键字：CO 2驱 CO 2混相驱 CO 2非混相驱 EOR CO 2单井吞吐 前言

20世纪70年代，注烃类气驱主要在加拿大获成功使用。随后，由于烃类气体价格上涨和天然CO 2气藏的发现以及CO 2混相驱技术适用范围大、成本较低等

优势，CO 2混相驱逐渐发展起来[1]

。到80年代，CO 2 混相驱成为美国最重要的三

次采油方法。由图1看出，2007年世界范围内EOR 项目中，项目数排第一位的是蒸汽驱，占总项目数39.3%；第二位是CO 2混相驱，占29.9%；第三位是烃混

相/非混相驱，占10.5%。至2007年底, 在世界范围内计划中的EOR 项目共有32个, 其中CO 2

混相项目数12

个，CO 2非混相4

个，CO 2驱计划

的项目已经占

到50%，比例越

来越大。

1979年,

我国将三次采

油列为油田开发十大科学技术之一,揭开了我国三次采油发展的序幕。由于缺乏足够的气源和

我国油藏具体特征，我国主要发展了化学驱和热力采油，气驱和微生物驱基本处

于室内实验状态。近年来，随着中国部分地区发现CO

2气源，CO

2

气驱的三采开发

项目也将快速推进。

CO2在地层内溶于水后，可使水的粘度增加20%-30%，运移性能提高2-3倍；CO2溶于油后，使原油体积膨胀，粘度降低30%-80%，油水界面张力降低，有利于增加采油速度、提高洗油效率和收集残余油。CO2驱一般可提高原油采收率7% -15%，延长油井生产寿命15-20年[3]。

近年来，随着全球气候变暖要求减少二氧化碳排放以及各国随之制定的不同优惠政策和排放税等措施，使得CO

2

混相驱得以迅速发展，世界各大石油公司利

用CO

2

驱油后，将其埋存在油藏中，这种方法不仅可以提高石油采收率，而且能消减温室效应。

在预测未来几十年内三次采油产量占世界石油总产量比例持续增加情况下，世界丰富稠油资源决定了以蒸汽驱为主的热采仍是未来三次采油的主要方法；注聚合物技术的使用在急剧减少，但近年随油价升高而有所增加；由于具有环保特

性和成本优势，注CO

2

驱的发展空间极大。

1 CO2驱的机理[4]

CO2本身的物理化学特性决定了其驱替机理主要是：

（1）降低原油界面张力，减少驱替阻力；

随着注入压力的增加，CO2在地层油中的溶解量增加，CO2和原油界面张力降低，同时油的黏度降低。

（2）降低原油粘度；

（3）使原油体积膨胀；

实验证明，CO2溶于原油可以使原油体积增大，相当于增大了原油的弹性能量，提高原油采收率。

（4）萃取和汽化原油中的轻质烃；

CO2驱油过程中，一方面CO2在原油中产生溶解、混合、降黏等作用，另一方面也将部分轻烃抽提到气相中。试验结果表明: CO2优先抽提原油中的轻质组分, 原油越轻,CO2的抽提油量越大；抽提后残余油黏度普遍提高, 残余油样黏度是原油黏度的1.1-2.0倍，且温度越低，黏度比越大；提高注入压力或降低CO2注入量可防止油气性质差异变大。产生抽提作用的条件：CO2原油体系出现非单一油相, 即油、气两相；两相产生了分离。体系出现非单一油相的情况有两种：① CO2注入量超过了所处压力下的溶解气量，或体系压力下降，低于饱和压力时油气必然分离成两相；②当CO2在原油中溶解达到饱和时，出现两个液相，即饱和CO2的油相及富含CO2的液相。CO2非混相驱及CO2吞吐采油过程中存在CO2抽

提原油中轻质组分的条件。抽提后残余油黏度增加，采出的难度加大，CO2驱油技术应优先使用在原油物性相对较好（轻质原油)的油藏[5]。

（5）压力下降造成溶解气驱；

二氧化碳溶解进入原油可以降低原油黏度，提高其流动性；当油层压力降低时，CO2会从原油中析出，形成溶解气驱。

（6）酸化解堵作用, 提高注入能力；

二氧化碳和地层水混合形成弱碳酸，可以溶解颗粒之间的部分碳酸盐胶结，改善储层物性，提高注入能力。

和油水的相互作用[6]。

（7） CO

2

通过不同含水率条件下的油水乳化实验，考察了溶解CO

前后油水乳化程度

2

在油、水中溶(以乳化带体积占油水总体积的百分比表示)。实验结果表明，CO

2

解后，地层水的粘度增大，原油的粘度减小，CO

的溶解有利于改善水油黏度比，

2

且初始压力从0.1MPa增至6MPa时，水油黏度比增大至原来的4.67倍。溶入CO

2

油水体系的，且含水率为40%时，碳的油水体系的乳化程度远远大于未溶入CO

2

和油水的相互作用，有利于改善水酸水/原油体系的乳化程度可达96.43%。CO

2

驱微观驱油效率，扩大气驱宏观波及效率，提高原油采收率。

2 CO2驱的驱替类型

在不同的油藏条件下，CO2的驱油机理并不相同, 现场实施注CO2项目的躯体类型主要分为混相驱和非混相驱。

2.1 非混相驱

在非混相驱中, CO2溶入原油后, 使油膨胀, 并降低油的粘度。但是由于非混相驱对原油中的轻烃组分具有抽提作用，导致剩余油中重烃组分含量很高，黏度增大，使剩余油难以开发，因而驱油效率相对较低，非混相驱一般多用于原油性质较好的轻质油的开发；但是随着技术升级，最新的开发实践表明，非混相驱在轻质组分较少的重油开发中也同样有很好的效果，土耳其石油公司(TPAO)在土耳其东南部的几个油田采用非混相CO2驱提高重油采收率，此时CO2主要起到降粘作用和膨胀作用[7]。

吞吐。CO2吞吐技术能够降低原油黏度，膨胀原非混相驱中最典型的是注CO

2

油及相对渗透率转换，解除近井地带污染，降低界面张力，阻碍水的产出等。CO2吞吐技术室内研究表明: 将液态CO2注入油层, 在地层温度下, CO2快速汽化混溶于原油，可降低原油粘度85.9%，从而增强原油流动能力；同时地下原油体积膨胀27.9%，使储集层孔隙压力升高, 在局部形成饱和地带，使部分残余油被驱动，提高了油相渗透率，可使驱油效率提高7.5%，从而提高油藏的最终采收率[8]。

2.2 混相驱