二氧化碳驱油技术在三次采油工艺中的应用

李萌，郑洲，刘丽颖，张大为，马静(哈尔滨石油学院，黑龙江 哈尔滨 150000)

0 引言

二氧化碳驱油技术是利用二氧化碳气体注入后产生的压力差对地层中的原油进行驱动，使之流动性更强，更容易采收的一种新型采油技术。在未来，二氧化碳驱油技术将于二氧化碳捕捉与传输技术联动形成一整条绿色、可持续的二氧化碳产业链，为我国环保及石油开采事业发展提供双向驱动。

1 三次采油工艺技术措施概述

随着油田的深入开发，为了提高产油率，应当采取相应的措施手段来改善产油量，而影响产油量的办法从概念上讲是提高采收率，提高采收率较为常见的办法是三次采油技术。

在三次采油的优化过程中，综合运用各类提高采收率的办法。如常见的对注入聚合物的黏度进行调整，以实现聚合物在油层中的总量体积，以此来实现采收率的提高，最终使得产油量有明显上升。除此之外，还可以通过三元复合驱油进行采收率的提高。这种方法通过活性剂，聚合物以及碱类溶剂注入到油层中，实现了驱油的原理。除了以上两种较容易实现的技术，当前采用较多的技术还有二氧化碳驱油技术和泡沫驱油技术。二氧化碳驱油技术的主要原理是通过气体的膨胀性质，在膨胀的过程中将油滴携带出来，实现了驱油效果。发泡驱油也是一种常见的驱油技术，该技术通过将发泡剂注入油层，使其与地下水发生反应形成较为丰富的气泡，通过其在油井筒中的对流实现携带油滴的抬升，最终实现驱油效果。在对上述所有的技术进行比较后发现，二氧化碳驱油技术的驱油效果最佳。而在现实应用中，二氧化碳驱油技术也因为其较高的采收率成为了三次采油的重点技术。相比较注水开发技术而言二氧化碳驱油技术的产量增加非常明显。从驱油类型上分析，二氧化碳驱油技术属于气相驱油技术的一个分支，因为二氧化碳的特殊性质，使其与原油接触的过程中能够表现出较强的溶解性，通过二氧化碳在原油中的溶解以及二氧化碳良好的降粘性能，最终使得采收率大大提高。

2 二氧化碳驱油工艺技术措施

通过跟踪某油田的二氧化碳驱油试验过程，发现其驱油效果较高，不仅提高了采收率，而且在较短的时间完成了既定任务。总体来说，二氧化碳具备较好的驱油功能，并且对环境要素的要求不高，具备较好的适应性。二氧化碳驱油对油田开发的过程没有特别的条件要求，油田前中后期都能够实施二氧化碳驱油技术，能够保障油田在全过程中保持较高的驱油状态。二氧化碳驱油不会产生较多的负面因素，不会对油层进行破坏，适合长期开展三次采油的应用技术。

2.1 二氧化碳驱油的机理

二氧化碳进行驱油的过程中，原油体积会因为二氧化碳的作用产生体积的膨胀效果，这会使得原油在地质结构的孔隙中流动，提高采油效率。前期的水驱技术所残留的原油能够在进行驱油过程中被二氧化碳带动，使其具备较好的流动性，二氧化碳还使得原油的黏度降低，促进原油流动，二氧化碳注入数量越大，原油的黏度越低，流动性越高，对原油开采提供了巨大的帮助。

二氧化碳驱油能够较大幅度的提高原油的生产量，究其原因是二氧化碳的作用下原油的流动性增强，采收率提高所导致的。要注意二氧化碳驱油使得其分子具备扩散效果，要使得扩散效果足够时才能让二氧化碳注入原油，实现驱替的效果。与此同时二氧化碳能够降低原油的张力，使其流动能力增强。原油中的二氧化碳具备溶解气驱油的效果，二氧化碳能够提高原油的渗透能力，在注入二氧化碳的过程中，会形成碳酸，使得岩石孔中的堵塞物被碳酸溶解达到疏通空隙的作用，促进了原油的流动，提高了原油的开采能力，增加了产量。

2.2 二氧化碳驱油的效果评价

通过二氧化碳进行驱油，通过在某个油井进行试验跟踪，结果是该油田在改用二氧化碳驱油后实现了较高的驱油效果。通过水汽交换注入二氧化碳来提高产量。二氧化碳在该油田的油层中驱油效果实现了质的提升，通过跟踪驱油过程，记录其原油的黏度在采用二氧化碳驱油后降低了35%，原油的体积在注入二氧化碳后增加了3个百分点。

二氧化碳注入原油后，其黏度得到了有效降低。通过监测发现原油的轻组分增加，对原油的开采有着非常好的促进作用。同时，原油产量得到了较高提升，且有效降低得了含水量，使该油田处于较为高效的开采状态。项目通过室内模拟实验定量研究JL油田岩心样品的孔隙、吼道、半径的大小及分布范围。通过核磁共振技术，测定低渗油藏储层岩石样品物性参数，分析储层流体性质，获取流体物性参数。对水驱、二氧化碳非混相驱、二氧化碳混相驱的核磁渗流机理进行定量表征，分析水驱、二氧化碳非混相驱和二氧化碳混相驱对低渗透油藏岩心样品采收率及可动流体分布的影响。试验区前期为衰竭开发，地层能量亏空严重，加之油藏低孔特低渗的特点，从注气到见效时间相对较长。注气12个月后受益井开始见效，随着注入井数、注入量的增加以及注入时间的推移，见效井数陆续增加。平均单井日产液上升至1.12 m3，平均单井日产油上升至0.32 t，综合含水率稳定在65%左右，地层压力由注气前3.49 MPa恢复至8.54 MPa，压力保持水平由30%提高至65%，如图1所示。延长特低渗透油藏注入二氧化碳能有效快速补充地层能量。注气区块产量递减率较衰竭开采下降了12.67%，预计比水驱提高采收率8%以上，注二氧化碳驱是提高特低渗油藏采收率的有效手段[1]。

图1 试验区二氧化碳驱油操作的压力保持情况图

2.3 二氧化碳驱油工艺技术存在的问题

二氧化碳驱油的主要问题是当驱油环境的压力发生变化，或者温度发生变动，二氧化碳的浓度会随之降低。这使得原油的重组分出现结晶情况，引发油井结蜡。这会让油井的相关设备处于腐蚀环境。这也是二氧化碳驱油为什么需要较好的防腐措施的重要原因[2]。

2.4 二氧化碳采油工艺

二氧化碳驱油本身也会因为影响因素的变动产生产量的变化。例如气态二氧化碳吞吐采油技术，该技术通过将液态二氧化碳加压注入原油，通过气体状态进行吞吐采油。气态二氧化碳注入过程要注意注入速度，注入后要焖井10 d以上才能进行采油作业。因为这个时段的原油状态最好，采收率最高。

2.5 二氧化碳驱油工艺技术的发展前景

二氧化碳驱油是当前三次采油的重点代表技术，随着二氧化碳驱油技术的不断完善，这种技术会有较大的发展空间。因为二氧化碳获得容易，采油转换率高，该技术在原油生产行业有着广阔的前景。特别是对低渗透率和超低渗透率的油田，该技术的应用能够改变我国当前石油资源的整体发展态势，因此二氧化碳驱油技术在未来会实现油田的可持续性发展。由于二氧化碳捕捉与输送技术的不断完善，二氧化碳驱油技术的应用还会更加便捷、有效，具有较高的技术前景与环保应用价值。我国将二氧化碳捕捉与利用系统作为了未来重要的技术发展方向，未来二氧化碳捕捉与运输、利用体系还会更加完善，管理力度也会更高，这将会给油田利用二氧化碳开展高效率开采工作提供更大助力[3]。

3 结语

总之，在我国石油开采技术不断发展的历史背景下，石油资源开采与利用也在向着更加绿色、环保的方向发展，三次采油技术的应用可以有效提升低渗油藏中资源利用效果，优化油田采收率，而二氧化碳驱油技术就是一种较为先进的三次采油技术。未来我国石油行业会大范围推广二氧化碳驱油技术，并积极优化其配套设施建设，强化各设备的运维管控效果，为石油资源高效率开采提供更加绿色的保证。