CO2提高采收率技术 [复制链接]

      CO2是一种温室气体，但是国内外的大量研究和实践证明CO2可以提高原油采收率。在美国，加拿大等国家CO2提高采收率已有过几十年的历史。
    由于我国面临着巨大的CO2减排压力和低渗透油藏注水开发效果不理想的压力，CO2驱一度成为国内提高采收率领域里最热门的话题之一。2006年，中国石油大学（北京）提高采收率研究中心岳湘安主任审时度势，积极筹办香山会议，讨论CO2提高采收率以及地质埋存相关问题，随后，中科院，石油大学，地质大学等多家单位都参与到该问题的探讨之中，到2006年底，国家重点基础研究973计划课题“温室气体提高石油采收率的资源化利用及地下埋存”正式立项，从此国内开展了大量的室内研究并进行了一系列的矿场实验。到目前为止，该项目已经立项两年了，希望各位高手畅所欲言，介绍您所了解到的关于CO2驱的研究和应用状况以及存在的问题。

几个CO2提高采收率的SPE，传SPE会扣果果吗？

1、co2气源的问题，如果欲开展该项目的地区附近没有co2气藏或者火电厂的话，co2的供应将成问题，经济上也会制约项目的顺利进行
2、co2的注入工艺技术，一般co2驱项目持续的时间都较长，持续注入co2可能对井下管柱产生严重的腐蚀，严重的会腐蚀套管。注入液态co2还会产生冷伤害。需研究防腐、注入气净化、产出气脱co2与co2回注等
3、需完善co2驱提高采收率的筛选评价技术
4、混相驱过程的动态监测与调控技术
5、混相驱过程的防气窜和改善波及效率技术。常采用的方法有：
（1）气水交替注入，气和水的注入能力可能会逐注入周期而下降，注入水会消耗一部分co2，注入水可能会阻隔CO2与原油接触混合
（2）co2+泡沫段塞驱 需考虑注入工艺的问题，以及满足地层恶劣环境的起泡剂和助剂的研制
6、室内研究
（1）室内试验确定混相压力、膨胀试验、多次接触试验、固相沉积的测定等等试验
（2）数值模拟制定方案，确定合理施工参数

知道的就这么些，期待高人给出更加全面深入的解答~~

1.2 CO2提高石油采收率技术的发展现状和趋势
1、研究和应用现状
注CO2提高原油采收率技术的研究与应用起始于20世纪50年代。CO2驱提高采收率技术以其适用范围大、驱油效率高、成本较低等优势，作为一项成熟的采油技术已受到世界各国的广泛重视。据不完全统计，目前全世界正在实施的CO2驱项目有近80个。从世界上实施的CO2驱项目运作情况来看，这种方法无论是作为二次采油方法，还是三次采油方法，其效果都很好。随着CO2驱技术的发展和日趋成熟，其应用规模正在不断扩大。美国、加拿大、英国等国均进行了大量的CO2驱室内和矿场试验。其中美国由于拥有巨大的天然CO2资源，是CO2混相、非混相驱项目开展得最多的国家。据统计，目前美国注入油藏的CO2量约为2000～3000万吨/年，其中约有300万吨来源于煤气化厂和化肥厂的废气。2004年，美国共实施了71个CO2驱油项目，其日产油量达到32731.8m3/d。
加拿大萨斯喀彻温省Weyburn油田二氧化碳注人工程是目前世界上在运行的最成功例子之一。该油田发现于1954年，目前大部分容易开采的石油已经开采完，因此泛加拿大资源公司决定向油储中注入二氧化碳，用以提高石油的采收率。二氧化碳的来源是位于美国达科他州Beulah煤炭气化公司生产天然气过程中产生的二氧化碳气体，通过330公里的专用管道将提纯的二氧化碳气体输送到Weyburn油田，用以降低石油的粘滞度从而提高石油的回采率。预计在未来的20多年里将向油田注入至少2000万吨的二氧化碳，可增产石油1.3亿桶，使油田的寿命延长25年左右。
在我国，据预测，到2010年石油需求为3.0-3.2亿吨，而供给为1.8-1.9亿吨，其缺口为1.2-1.4亿吨，40%以上需求依赖进口，因此将需要大量国家外汇，进而会造成重大经济、国防安全问题。
目前我国已开发油田的标定采收率为32.2%，仍然有60%以上的地质储量需要采用“三次采油”进行开采，提高采收率有较大的余地。提高采收率工作是油田开发工作者永恒的主题。
1999年我国提高石油采收率潜力评价结果表明通过注CO2气驱提高采收率在地质储量中约占13.2%，此外从1998年到2003年期间6年增加45.7亿吨，初步估计有50%适合注CO2气驱提高采收率。新发现低渗油藏储量63.2亿中以目前成熟技术有50％没能得到有效开发，通过注CO2气驱将可以使得这些新发现低渗油藏得到有效开发。
将回收的CO2注入油气藏提高原油采收率，不仅可以长期储存CO2，履行减排义务。而且还可以更好的提高原油和天然气的采收率，取得经济效益。此外将CO2注入煤层气藏，也将提高煤层气采收率；将CO2注入盐水层可以长期埋存。
目前，国内外利用CO2提高油气采收率的主要技术为CO2混相驱和CO2非混相驱。其应用基础研究主要集中于相态特性研究和CO2驱油机理研究。有关相态的研究主要是以为技术的应用提供设计依据为目标，研究CO2在油藏条件下的相态特性、基本规律、工艺条件等；有关CO2驱机理的研究则主要围绕对CO2混相驱机理的基本认识。与应用基础研究相比，CO2提高油气采收率技术的应用发展更快，也更广泛。
2、发展趋势
目前CO2提高油气采收率技术呈现出了以下几方面的发展趋势：
① 研究和应用对象由常规稀油油藏向复杂油气藏发展
与国外多数油藏相比，我国油藏条件非常复杂，利用CO2提高采收率将面临着许多特殊的理论与技术难点。我国油藏条件的复杂性主要表现于原油粘度高、含蜡量高、凝固点高、油藏构造复杂、非均质性强。另外，低渗透（或特低渗透）油藏和高温高盐油藏占有相当大的比例。多数主力油田经过十几年至几十年的注水开采，在长期注水冲刷的部位已形成了窜流通道。上述复杂油藏都将成为我国CO2提高采收率技术研究与应用的对象；
② 单一CO2驱油技术向复合与综合技术发展
提高采收率的复合技术。CO2提高采收率技术对油藏条件的敏感性和油藏条件的复杂性，单一的CO2(混相和非混相）驱油技术一般不能完全解决复杂油藏开发中的所有问题。因此，多种技术的有机组合将成为CO2提高石油采收率领域中十分重要的发展方向，例如油藏深部调剖-CO2驱技术等。
CO2提高石油采收率-地质埋存一体化综合技术。以往在油气开采领域只是考虑提高采收率问题，而没有考虑CO2的地质埋存问题。在利用CO2提高采收率的同时考虑其地质埋存，引出的新问题至少包括驱油过程中CO2在油藏中的滞留率(尽可能少地采出)、CO2在油藏中埋存的地质学问题、驱油过程和埋存期间CO2的监测问题等；
③ 传统的主导技术向技术的多样化发展
在不同的油藏条件下，提高石油采收率和CO2的埋存效率需要多样技术的优选和复合，以实现低成本、低CO2产出、高油气采收率和高效安全的地质埋存。有待研究和发展的技术包括提高CO2吸附滞留量的强化采油技术、针对我国油藏混相压力高特点的CO2近混相驱技术、CO2深部调剖技术、低渗油藏CO2提高石油采收率技术、稠油油藏CO2提高石油采收率技术、高温高盐油藏CO2提高石油采收率技术、CO2提高天然气采收率技术、CO2提高煤层气采收率技术等；
④ CO2提高石油采收率理论研究向深化与量化发展
在研究层次上由岩心尺度向孔隙尺度和分子尺度发展；对于微观机理的研究深度由孔隙尺度下对流动和驱替现象的观测向微观物理化学本质及定量规律研究发展；研究方法由微观和宏观的相对独立研究向微观与宏观的耦合发展。

不管二氧化碳是怎样注入油层中，要达到好的增产效果和较高的增产效益，必须使注入流体尽可能大地与地层介质相接触，提高扫油效率，降低施工作业难度和时间，减少施工费用，满足技术上可行，经济上合理。研究表明二氧化碳能有效驱油是由于以下因素作用的结果:
（1）：使原油膨胀
（2）：降低原油粘度
（3）：改变原油密度
（4）：对岩石起酸化作用
（5）：可以将原油中的轻质馏份气化和抽取
（6）：压力下降造成溶解气驱
（7）：降低界面张力
（8）：增加水的粘度
（9）：气阻效应
至于那个因素起主要作用，取决于油层温度、压力和原油组分。
二氧化碳驱油方法适用范围很宽，没有严格的限制条件。它即可用于稠油，也可用于轻油；即可用于渗透率高的油藏，也可用于渗透率低(5-10md)的油藏 。对于井间连通性差，其它采收率方法不能见效的小断块油藏采用二氧化碳吞吐是很好的方法,因为二氧化碳吞吐是单井处理措施，不依赖于井与井之间的流体驱动。此外象一些裂缝性油藏，能量不足的油藏及有底水的油藏等一些特殊油藏，都可以应用二氧化碳吞吐方法提高原油采收率。

      注CO2采油的机理易于实现，因此其应用较为广泛，而且也越来越受到人们的重视。但是，就目前的技术现状来看，还有一些问题需要解决，这主要包括以下几点:
      (1) 腐蚀问题
      采用注CO2提高原油采收率技术，会将CO2带入原油生产系统。CO2溶于水后，对油气井管材具有很强的腐蚀性。我国华北油田采油三厂曾经得到过惨痛的教训，有些高产井仅仅开采14个月就完全报废。因此，对于注CO2采油的方式，必须考虑腐蚀问题。
      CO2对钢材的腐蚀，在不同条件下腐蚀形态也有所不同，但总的来说，可以分为两类: 均匀腐蚀和局部腐蚀。其中，局部腐蚀的穿透率很高，通常可达每年几mm ，常会引起意外事故。局部腐蚀主要包括点蚀、缝隙腐蚀、应力龟裂。
      截止目前，世界各国在涉及CO2的油气生产实践中，已经试验和使用了多种防腐措施，积累了比较丰富的经验。主要的防腐措施包括: 选用耐腐蚀金属材料、涂层和非金属材料、缓蚀剂处理等等。
      (2) 流度比的控制
      在注CO2驱替开采原油时，由于CO2的粘度与原油粘度之间具有很大的差异，引起流度比很不理想，又进一步导致了气体的过早突破和很小的波及系数，这对注气开发非常不利。目前，如何控制注气开发的流度比，从而推迟CO2的突破时间以及增大CO2的波及系数，是注CO2开发中中临最为重要的问题。
      目前对这一问题，大多数油田采用水气交替(WAG)注入。这种注入方式提高了波及系数，能在一定程度上推迟CO2的突破时间，但是也带来了许多问题。由于水相能够遮挡住油相的流动，从而导致这种注入方式的驱替效率变差。为了在提高波及系数的同时，不降低注CO2的驱替效率，国外进行了很多有益的尝试，主要思路是，通过和其他EOR方法(主要是化学方法)相结合，来改善流度比。①.入稠化剂；②.泡沫与CO2气体交替注入方法(SAG)；③.表面活性剂和CO2气体交替注入方法。
      (3) 在WAG注入时，注入能力异常
      这个问题自从注CO2开采石油以来，一直是现场石油工程师十分关心的问题。因为在很多油田发现，在进行WAG注入时，在注入CO2阶段以后，水相的注入能力比实施CO2开发前明显降低。2002年，John D. Rogers对这个问题进行了详细的调研并进行了总结，但是没有提出解决问题的办法。他认为影响注入能力异常的原因，主要有以下几点: ①.化学方面的影响，由于CO 的注入改变了油层的pH值，从而改变了油层的润湿性；②.圈闭效应的影响，很多学者在进行注CO2采油的机理研究时，都发现了圈闭效应影响水相的注入能力；③.流体饱和度的影响；④.非均质性和各向异性的影响。
      为了解决注入能力异常的问题，石油工程师在实践中也提出了很多方法，比如采用小段塞注入、Shell's WAG方法、Unocal's Hybrid WAG方法、井网调整、水平井注入以及SAG方法等等。这些方法需要结合各个油田的各自特点进行选择，目前比较受人关注的主要是水平井注入和SAG方法。
      (4) 最小混相压力的降低
      最小混相压力主要与油藏的压力和温度以及流体的组分相关。对于有些稠油油藏和温度较高的油藏，很难实现混相驱替，而采用非混相驱替，其采出程度要比混相驱替小很多。如何有效地降低最小混相压力，从而实现动态混相驱替是一个重要的问题。最近在这一问题上，Bon, J.提出在CO2中加入少量的C5+，可以有效地降低最小混相压力，他针对澳大利亚中部的Cooper盆地的油藏进行了研究，指出在CO2 气体中加入0.3mol %的C5+，使得最小混相压力从3433Pa下降到2880Pa，可以看出，加入C5+以后，很明显的降低了原油的混相压力。　　
      (5) 气源问题
      采用注CO2提高原油采收率的方法，必须具备充足的气源。一般来说，气源具有两种，一是天然的CO2气藏作为气源，目前在世界上进行的注CO2项目，大多是以天然CO2气藏作为气源的，美国之所以大量开展了注CO2采油，其主要原因就是具有充足的CO2气源; 另外一种是通过收集一些工业企业的废气来作为气源，由于目前收集和储存CO2的技术还不是十分的成熟，因此这种方法目前在世界上应用较少，但随着CO2减排的研究在世界范围内的开展，越来越多的工业废气将会被用于提高油藏采收率。

国内情况:
我国东部主要产油区CO2气源较少，但注CO2提高采收率技术的研究和现场先导试验却一直没有停止。注CO2技术在油田的应用越来越多，已在江苏、中原、大庆、胜利等油田进行了现场试验。1963年首先在大庆油田作为主要提高采收率方法进行研究，1966、1969、1985、1991、1994年先后开展了注CO2先导试验。吉林油田利用万金塔CO2气田的液态CO2开展CO2吞吐和CO2泡沫压裂已达100井次以上。1996年江苏富民油田48井进行了CO2吞吐试验，并已开展了CO2驱试验。
草3井位于苏北盆地溱潼凹陷草舍油田戴一段油藏高部位，产层为Ed1段，属
底水衬托的“油帽子”。初期自喷生产，日产油约59 t，不含水，无水采油期共367天，综合含水升至22%时停喷，转入机抽生产，后日产油4.55 t，含水90%。为了增油降水，在该井进行了CO2吞吐试验，效果明显，原油产量上升，含水下降，泵效增加，有效地延缓了原油产量递减。
江苏油田富14断块在保持最低混相压力的状态下，于1998年末开始了CO2－水交替(WAG)注入试验。注入6周期后水气比由0.86∶1升至2∶1，见到了明显的增油降水效果。水驱后油层中形成了新的含油富集带。试验区采油速度由0.5%升至1.2%，综合含水率由93.5%降至63.4%。
大庆油田非混相CO2驱油先导性矿场试验的研究开始于1985年，在可行性研究(室内实验与数模计算研究)及确定最佳CO2驱油试验方案后，于1990年在葡Ⅰ2油层开始第一次矿场试验，至1993年3月结束。之后，又于1994年3月在萨Ⅱ10～14油层开始第二次试验至1995年底结束。两次试验均采用先前期水驱，后水、气交替注入方式，CO2气体注入总量均为0.2 PV左右。矿场试验所用CO2为大庆炼油厂的副产品，纯度96%。两次矿场试验的结果表明，水油比和水驱剩余油饱和度降低，采收率提高6.0%OOIP，每增采1 t原油需注入2200 m3CO2气体。

上传篇CO2的SPE文章，不好扣果果吧？

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