二氧化碳采油技术在超稠油热采上的应用

刘锦彪

【摘要】针对油田开发后期，注水开发已经越来越困难，采出程度也越来越低的情况，研究应用二氧化碳三元复合吞吐采油技术，利用CO2吞吐技术与化学吞吐、化学解堵、气举助排相结合的复合性增产措施，解决了超稠油热采开发的问题。该工艺技术有降粘，提高油层能量，增强原油流动性和调整油层纵向吸汽剖面，提高油层纵向动用程度的作用。

【关键词】二氧化碳 超稠油热采 表面活性剂

1 概述

进入油田开发后期，注水开发已经越来越困难，采出程度也越来越低。提高原油采收率成为油田主要的研究课题。二氧化碳三元复合吞吐采油技术是针对超稠油热采开发的具体情况采取的一种单井增产措施。该项技术是把CO2吞吐技术与化学吞吐、化学解堵、气举助排相结合的复合性增产措施。在稠油热采前，先注入一定量的表面活性剂，再注入一定量的二氧化碳，焖井反应后注汽，其工艺技术有降粘、提高油层能量，增强原油流动性和调整油层纵向吸汽剖面，提高油层纵向动用程度的作用。

2 采油机理

2.1 CO2采油机理研究

2.1.1 CO2溶解气使原油体积膨胀

大量室内实验表明，原油中充分溶解CO2后可使原油的体积膨胀10%-40%，注入CO2后原油的体积增加，其结果不仅增加了原油的内动能，而且也大大减少了原油流动过程中的毛管阻力和流动阻力，从而提高了原油的流动能力。

2.1.2 CO2溶解气降低了原油的粘度

当原油中的CO2溶解气饱和后，能够大大降低原油的粘度。在地层条件下，压力越高，CO2在原油中的溶解度也就越高，原油的粘度降低越显著。

2.1.3 CO2溶解气具有气驱及解堵能力

油层中的CO2溶解气，在井下随着温度的升高部分游离汽化，以压能的形式储存部分能量。当油层压力降低时，大量的CO2将从原油中游离，将原油驱入井筒，起到溶解气驱的作用，由于气体具有较高的运移速度，从而将油层堵塞物返吐出来。用CO2溶解气驱可采出地下油量的18.6%，对油气采收率的提高具有非常重要的意义。

2.1.4 CO2对油层具有一定的酸化解堵作用

CO2溶解于水后略呈酸性，与地层基质相应地发生反应，从而酸解一部分杂质，尤其在碳酸盐岩中能将部分岩石溶解，生成易溶于水的碳酸氢盐，从而提高碳酸盐岩层的渗透性。由于注入CO2气的酸化作用导致油层渗透性提高，在一定压差下，一部分游离气对油层的堵塞物具有较强的冲刷作用，可有效地疏通因二次污染造成的地层堵塞。2.1.5 CO2可使原油中的轻质烃萃取和汽化

轻质烃与CO2间具有较好的互溶性，当压力超过一定的值（此值于原油性质及温度有关）时，CO2能使原油中的轻质烃萃取汽化，这种现象对轻质原油表现的尤为突出。CO2对原油中的轻质烃的萃取和汽化现象是

注入CO2增油的主要机理之一。

2.1.6 注入CO2改善了原油和水的流度比

由于大量注入的CO2在原油和水中的溶解，地层水的碳酸化，使原油的流度增加，而水的流度降低，从而使原油和水的流度接近，使水的驱油能力提高，同时也进一步扩大了水驱的波及面积，大大提高了采油效率。

2.2 表面活性剂改善油井吞吐效果机理

（1）注汽后，药剂在蒸汽的作用下将孔隙中的原油及沉积在岩石表面的胶质、沥青质及其它重质成份迅速剥离下来，通过蒸汽的高温作用将其分散溶解，最后采出地面。

（2）在蒸汽的热能与表面活性剂双亲分子的“协同”作用下，大大降低了油水界面张力，便于形成粘度较低的水包油乳状液，减少渗流过程中原油的流动阻力。

（3）表面活性剂吸附于岩石表面后，改变了油藏岩石的润湿性能，便于原油流出。

（4）表面活性剂中的无机成分可对岩石胶结物具有一定收缩作用，增大储层岩石的渗流孔道，降低渗流阻力，从而延长油井生产周期，提高油井产液能力。

3 现场施工工艺

3.1 选井条件

（1）油井井况良好，套管完好，油井不出砂；

（2）油层含油饱和度大于50%；

（3）油层渗透率大于 200×10-3，孔隙度大于18%；

（4）油井圈闭性好，注入过程不会发生气窜；

（5）射开厚度18-35米，油层相对集中，最大单层厚度大于5米；

（6）吞吐处于2-13轮；

（7）地层无边、底水突破。

3.2 地面注入设备流程

注入设备主要由液态CO2储罐车、Ⅰ级离心加压泵、气液分离装置、Ⅱ级柱塞增压泵等组成。设备最高注气压力25MPa，注入速度6.5t/h。

3.3 施工管柱

采用热采注汽管柱完成施工。

4 现场应用情况4.1 措施效果统计

完成试验231井次，试验井平均8周期；对比目前周期结束111井次结果表明：油汽比由0.34提高到0.39；回采水率由53.3%；提高到69.9%。

各区块实施效果的差异：主要与油藏自身条件及CO2 吞吐工艺的实施时机有关。4.2 措施效果分析

（1）从储层物性看，巨厚块状的馆陶油层效果比薄厚互层的兴隆台油层好，在平均9周期生产条件下，平均单井周期产油增加342吨，油汽比提高了0.15，回采水率提高了0.17，措施效果显著，可见油层发育越好措施效果越好。

（2）从原油物性看，这五个区块比较相似，除了馆陶油层粘度比较高外，其他区块性质很接近，从措施效果看，粘度的影响较小。

（3）与生产周期的关系，从各区块实施效果看，低周期井效果比高周期井效果好。平均7周期的杜84XL区块的有效率62.9%远低于平均5周期杜127454块的80.9%和杜813XL块的85.7%，这都说明低周期措施效果好。

（4）从注汽压力看，周期结束111井次中，压力上升或持平的69井次，占总井数的61.7%，所以二氧化碳三元复合吞吐采油技术起到了一定的纵向调剖作用。

（5）从回采水率看，二氧化碳三元复合吞吐采油技术能够大幅度提高油井回采水。

5 认识和结论

通过理论研究和现场应用证明，二氧化碳三元复合吞吐技术是一项可行的稠油开采新技术。该技术具有以下特点：

（1）能够降低原油粘度，改善地层原油流动性能。

（2）能够提高油井的供液能力。

（3）能提高蒸汽吞吐回采水率，有利于提高蒸汽吞吐效果。

（4）能够调整油层纵向吸汽剖面，提高油层纵向动用程度。

参考文献

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