二氧化碳埋存与提高采收率的关系

2014-01-24徐博

中国新技术新产品 2014年7期

关键词：混相油气藏驱油

徐博

（大庆油田有限责任公司采气分公司第三作业区，黑龙江大庆 163453）

二氧化碳埋存与提高采收率的关系

徐博

（大庆油田有限责任公司采气分公司第三作业区，黑龙江大庆 163453）

随着工业的发展，二氧化碳的排放量正在不断增加，引起的环境问题已经受到国际社会广泛关注，因此二氧化碳的埋存一直是人们讨论的热点，研究发现通过将二氧化碳注入油藏可以显著提高原油的采收率，同时解决了二氧化碳的埋存问题，因此成为当前世界范围内石油开采行业的重点采油技术。本文介绍了二氧化碳的埋存方式，并讨论了在混相驱和非混相驱两种驱油原理下二氧化碳的埋存量与提高原油采收率之间的关系。

原油开采；二氧化碳；驱油；采收率

概述

二氧化碳排放量的增加带来了一系列的环境问题，已经引起国际社会的广泛关注，因此人们致力于二氧化碳的减排工作，同时探讨如何将二氧化碳进行埋存以实现资源化利用也成为研究的热点，关于二氧化碳的埋存方式很多，其中将其埋存至油藏可以显著提高原油的采收率，已经成为当前的重要驱油技术之一。

1 二氧化碳埋存方式

二氧化碳的埋存是解决其向大气环境排放的有效措施，当前将二氧化碳低下埋存的方式主要有：枯竭油气藏埋存、深部盐水储层埋存、不能开采的煤层埋存以及深海埋存等，本文主要介绍在油气藏中的埋存方式。

随着世界各国对油气资源开发速度的不断增加，使得当前越来越多的油气藏面临枯竭的境遇，而这些枯竭的油气藏可作为二氧化碳埋存的空间，具有较大的技术优势，主要体现在：原有的油气开采装置可直接用作二氧化碳的注入装置，省去了设备成本，另外由于油气藏本身的深度较深，储油层较为封闭，储层地质特征较为清楚，是一种较为理想的二氧化碳埋存方式。

2 二氧化碳提高采收率与地下埋存

二氧化碳驱油的机理包括混相驱与非混相驱两种方式，当前世界范围内应用最广的是混相驱，实践证明，通过注入二氧化碳驱油可以提高原油的采收率10%以上，以下讨论二氧化碳驱油的原理以及二氧化碳埋存量和提高原油采收率之间的关系。

2.1 混相驱提高采收率与二氧化碳埋存

2.1.1 混相驱油机理。二氧化碳注入到储油层中，在一定的温度、压力条件下与原油混合，可以形成一种简单的流体相，但是原油与二氧化碳的混相形成要取决的条件很多，涉及到动力学方面的知识，当二氧化碳气体在原油中不断运动，使二者多次接触，使原油中的轻质成分部分得到了气化，使二氧化碳与原油的边界之间形成了混相带，这个混相带的不断移动使得原油的黏度降低，流动速度增大，表面张力降低，因此有利于被驱动。一般来讲，二氧化碳与原油的混相程度与压力有关，当储层的压力、温度、原油的组分、二氧化碳的纯度等满足一定的要求时，二氧化碳与原油完全混合，此时气体与原油的密度相同，当注入二氧化碳后，形成混相，而随着二氧化碳的持续注入，当注入压力大于最小混相压力且最小混相压力大于地层压力之时原油就会受驱动不断上升到井口。因此，为提高混相驱的效率，主要应当控制好二氧化碳的注入压力与最小混响压力之间的关系，尤其要精准预测和测量最小混相压力值，可采用经验公式、实测、建模等方法促进结果的准确性，另外还要控制好二氧化碳每次的注入量，由于二氧化碳驱替不够稳定，容易发生早期突破等现象，因此一般采用注水与注气的交替操作方式，利用水的均匀驱替特点来提高驱油效果。

2.1.2 混相驱替中二氧化碳埋存量与原油采收率之间的关系。混相驱替的二氧化碳用量等于原始地质储量与最大增油桶数和每增加1t原油使用的二氧化碳用量的乘积。表1示出几个国家在某年的油田开采中在采收率提高9%的前提下二氧化碳埋存与增产潜力的关系，从表1中可以看出枯竭程度达到80%以上的油田数量众多，并且通过注入二氧化碳可以使油田达到增产的目的。

2.2 非混相驱提高采收率与二氧化碳用量

2.2.1 非混相驱油机理。由于混相驱的形成过程较为复杂，很多情况下注入二氧化碳后达不到最小混相压力，但通过采用一定的技术手段也可以达到提高原油采收率的目的，这种二氧化碳驱油方式称为非混相驱替，在非混相驱替条件时，二氧化碳与原油不能完全混合，而是部分混合使原油体积发生一定程度的膨胀，在一定程度上降低原油的黏度，并且其驱油过程中可以很好的保持地层的压力，这与水驱的作用极为相似，尤其是在储油层的地质条件不适合水驱的情况下，使用非混相二氧化碳驱油可达到很好的效果，通常在非混相驱替过程中，是利用重力向储油层缓慢注入二氧化碳气体，使之逐渐填充储层中的空隙，并自动构造成人工气顶，在此作用下原油被推到储层的两侧和底部，以利于由井开采出来。目前在世界范围内利用非混相驱替方式的油田数量还很少，但在我国很多地区的油田都存在不易混相的问题，因此这种非混相的驱替可为我国的原油开采提供一定的参考。

表1 混相驱替二氧化碳埋存与增产潜力的关系

2.2.2 非混相驱替中二氧化碳埋存量与原油采收率之间的关系。利用非混相驱替可将原油采收率提高18%以上，二氧化碳替换原油用量等于采出原油体积与二氧化碳密度和原油地层体积系数的乘积，从试验结果可以看出当采收率提高18%时二氧化碳的买存量与增产潜力之间的关系，同时也可看到采用非混相驱替的油田数量较少，但与混相驱替相比，驱油增产的潜力更大，并且二氧化碳埋存量更高。