最近大家都挺关注提高采收率的问题,现收集到一点资料,分享一下
目前世界上提高石油采收率的技术以改善二次采油和强化采油为主,其中注CO2二次采油提高采收率的技术进展最快。二氧化碳驱(CO2驱)作为一项提高原油采收率的技术,自20世纪50年代就在现场得到了应用,目前此项技术在美国、加拿大等国的应用已较成熟。我国对该技术的研究相对较晚,随着人们对温室效应与环境关系的理解,受到了高度重视,将CO2注入地层提高原油采收率,可以预测,此项技术在我国石油开采业中将会具有更广泛的发展前景。
一、世界CO2-EOR技术应用现状
据《油气杂志》2006年统计,全球实施CO2-EOR项目共有94个,其中,美国82个(80个混相驱,2个非混相驱),加拿大6个,特立尼达5个,土耳其1个。可以看出,CO2-EOR技术的应用主要集中在美国,其年产油量为1186×104t/a,占世界CO2-EOR总产量的94.2%。
由于美国天然二氧化碳气体资源丰富,从20世纪70年代就开始了CO2的开发利用,提高采收率就是最主要的方面。理论上,CO2混相驱可使最终采收率达90%以上。从美国CO2混相驱的矿场情况看,CO2混相驱提高采收率的幅度一般为7~20%,个别油田提高采收率的幅度可达30%。美国的实践表明,CO2提高采收率技术适用油藏类型较广、提高采收率的幅度较大、在高油价下投资回报率较高;以工业废气为主的CO2捕集—封存—应用一体化提高采收率技术将是今后发展的新走向,新一代二氧化碳提高采收率技术预计可将采收率提高到60%以上。
二、国内外CO2驱的研究及应用概况
1、美国CO2驱的研究及应用
1.1 适用油藏类型较广
美国2006年实施的82个CO2-EOR项目,依据油藏岩性划分,其中白云岩油藏40个,砂岩油藏26个,石灰岩油藏12个,板状硅藻土岩油藏4个;依据油层渗透率来划分,其中40个项目油层渗透率小于10mD,18个项目油层渗透率大于50mD,其余24个项目渗透率为10~50mD,总体上渗透率在3~270mD之间;依据油层孔隙度来划分,分布范围大体在4%~26%之间,其中11个项目孔隙度小于10%,12个项目孔隙度大于10%,59个项目孔隙度为10%~20%;油藏深度在1150~11000ft,油藏温度在82~250 oF,原油重度在28~44 oAPI之间。可以看出:近80%的项目分布在低渗、特低渗透油藏中,并且大多油藏非均质程度严重;一般是用在水驱之后提高采收率,也有部分是注CO2二次采油。总的说来,CO2-EOR技术适用的油藏类型是比较广的。
1.2 应用效果可观
根据美国能源部的评价,目前常规CO2-EOR技术提高采收率的幅度一般在8%~15%之间。美国加利福尼亚州、俄克拉何马州、伊利诺伊州等六大油区评价结果表明,依靠现有CO2-EOR技术将使这六个地区的原油采收率从目前的36%左右提高到48%,提高12个百分点,增加技术可采储量433×108bbl。若将现有CO2-EOR技术推广到美国所有的轻质油藏,预计增加技术可采量800×108bbl。
1.3 油价在25美元/bbl以上就有经济效益
美国现有CO2-EOR项目驱油成本一般为18~28美元/bbl,其中,资本投资3~4美元/bbl、矿区使用费2~4美元/bbl、CO2费用4~5美元/bbl、燃料费1~3美元/bbl、操作与管理费用2~3美元/bbl、税费2~4美元/bbl、其他费用4~5美元/bbl。美国能源部认为,油价为25美元/bbl时,油公司即可获利(3.3美元/bbl),但此时回报率相对较低;当油价为35美元/bbl时,即可获得较高回报,扣除生产成本、税收等费用,油公司将获利7.6美元/bbl。
2、重油CO2非混相驱的研究和应用
CO2驱开采重油一般是在不适合注蒸气开采的油田进行。这类油田的油藏地质条件是:油层薄,或埋藏太深,或渗透率太低,或含油饱和度太低等。注CO2可有效地提高这类油藏的采收率。
大规模用CO2非混相驱开发重油油田的国际是土耳其。土耳其有许多重油油藏不适合热采方法。1986年土耳其石油公司在几个油田实施了CO2非混相驱,获得了成功。其中,Raman油田大规模CO2非混相驱较为典型。
加拿大也有许多重油油藏被认为不适合进行热力采油。今年来,加拿大对CO2驱开采重油进行了大量的研究。实验得出,轻油粘度在30MPa饱和压力下大约从1.4Pa•s降到0.2Pa•s,降低了7倍,重油在相同的压力范围下从300Pa•s降到20Pa•s,降低了15倍。另外,在不同温度下重油粘度测量发现,温度达到275℃左右才能降粘,而CO2一旦溶解在原油中就可使原油粘度降低,而且可以把粘度降低到用蒸气驱替的水平。据加拿大权威机构研究,加拿大大多数重质油埋深1000m,CO2驱在不大于10~12MPa的注入压力下即可达到降粘的目的,从而增加10~15%的采收率。
3、我国CO2驱的研究和应用
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。11963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 00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59t, 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4.55t,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。
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 0.2PV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 1t原油需注入2200m3 CO2气体。
三、适合CO2驱的油藏类型及地质条件
1、适合CO2驱的油藏类型
CO2驱在美国、加拿大、前苏联、土耳其等国家的各种地质物理条件下均进行过矿场试验研究和应用,证明了这种方法不论是在开发早期的低渗透油藏开发,还是晚期的高含水油田提高采收率方面,不论是砂岩油藏,还是碳酸盐油藏均能应用。
CO2驱油可分为非混相驱和混相驱两种驱动类型。
CO2非混相驱的主要驱油机理是降低原油粘度,使原油体积膨胀,减小界面张力等。当地层及流体的性质不适合采用混相驱时,用CO2非混相驱能够大大地提高驱油效率,从而达到提高采收率的目的。CO2非混相驱适应的油藏类型主要包括:压力衰竭的低渗透油藏,高倾角、垂向渗透率高的油藏,重油或高粘油油藏。
CO2混相驱替过程中,CO2抽提原油中的轻质成分或使其气化,从而实现混相是CO2驱最重要的提高采收率机理。当原油与CO2形成混相时,缩小了原油与CO2的粘度比,有效地减弱了CO2的粘度指进,提高了驱油效率。混相驱的驱油效率一般比非混相驱高一倍左右。CO2混相驱在浅层、深层、致密层、高渗透层、碳酸盐层、砂岩中都有过应用的实例。CO2混相驱适合的油藏主要有水驱效果差的低渗透油藏,水驱枯竭的砂岩油藏,接近开采经济极限的深层、轻质油藏、多盐丘油藏。
另外,还有CO2气吞吐方法,主要用于不适合大规模驱替的小断块油田。
2、CO2驱筛选标准及适合的油藏地质条件
从上个世纪70年代以来,关于CO2驱的筛选标准已有很多。1997年,Taber等对世界范围的提高采收率项目进行了分析,认为如果只考虑油藏深度和原油API度,世界上大约80%的油藏都可以通过注CO2提高采收率。在综合考虑了经济因素后,提出了一个新的CO2驱筛选标准。
从国外CO2驱的成功项目看,CO2驱对油藏地质条件要求并不苛刻,其适应的地质条件范围较大,美国实施CO2混相驱的油藏深度范围为594~3962m,孔隙度范围是3.9%~26.4%,渗透率范围为0.002~1.2μm2。
根据国外CO2驱的应用情况,对CO2驱适合的油藏地质条件总结如下:
储集层具有水动力学封闭性
没有大的天然裂缝
油藏温度一般低于120℃
油层厚度在2.5~180m
油藏深度600~4000m储层流体条件(仅对混相驱)
原油粘度低于15mPa·s
原油密度小于0.876
原油富含C2~C6组分
油藏含油饱和度应高于20%