CO2驅油提高采收率技術的研究現狀與分析

劉 婷

(濟寧職業技術學院機電工程系)

CO2驅油提高采收率技術的研究現狀與分析

劉 婷

(濟寧職業技術學院機電工程系)

針對化石能源利用過程中排放CO2引起的溫室效應問題，同時為滿足油藏高效開發的要求，介紹一種CO2驅油提高采收率技術，分析其驅油機理，并總結目前國內外EOR技術的應用與開發現狀，指出目前我國EOR應用的前景。

CO2驅油 原油采收率 EOR技術 CO2捕捉與封存

目前，世界一次能源消費仍以化石能源為主，特別是我國一次能源比例中化石能源更是占到將近90%。而化石能源消費中排放的CO2產生了嚴重的溫室效應，引起全球氣溫逐步升高，由此引發的環境問題受到世界各國的關注。降低CO2排放量可以通過提高能源效率、開發潔凈能源等主動措施，或者提高地球陸地系統對CO2的吸收能力來實現。

針對油田采用注水開發技術進一步提高采收率存在水資源有限的問題，并考慮到溫室氣體排放與CO2封存問題，國內外近年來大力開展了CO2驅油提高采收率(Enhanced Oil Recovery，EOR)技術的研究。CO2驅油EOR技術就是把CO2注入油層中以提高采油率的技術。與其他驅油技術相比，CO2驅油具有適用范圍大、驅油成本低及采油率高等優點。該技術不僅能滿足油田開發的需求，還可以解決CO2的封存問題，保護大氣環境，尤其對低滲、特低滲透油藏，EOR技術可明顯提高采收率。

1 注CO2提高原油采收率的驅油機理

CO2比一般烴類氣體易溶于水，也易達到超臨界狀態。處于超臨界狀態時，CO2密度增加，粘度降低，擴散系數急劇上升，溶解能力顯著提高。

注CO2提高采收率的機理主要包括以下幾點[1～5]：

a. 降低界面張力。CO2能夠抽提原油中的輕質組分或使之汽化，以降低界面張力，減少殘余油飽和度，從而提高原油采收率。

b. 膨脹作用[3]。研究表明，充分溶解CO2的原油體積將膨脹10%～40%，為驅油提供了動能，提高了驅油效率[4]。

c. 降粘作用[6]。當CO2溶解于原油時，原油粘度顯著下降。原油原粘度越高，在碳酸作用下粘度降低的幅度就越大。

d. 溶解氣驅作用。隨著壓力下降，大量的CO2游離、膨脹、脫出，將原油驅入井筒，起到溶解氣驅的作用。

e. 改善油水的流度比。大量CO2溶于原油和水后，原油的粘度降低，水的粘度升高，油和水的流度趨向靠近，油和水的流度比得到改善，從而擴大波及面積[7]。

f. 提高滲透率作用[8]。CO2溶于水產生的酸化作用使地層滲透率得以改善，并在一定程度上疏通地層堵塞，恢復產能。

2 國內外EOR技術的應用與研究現狀

2.1 注CO2提高采收率的主要方法

目前，EOR技術的實施方法主要有 CO2混相驅、CO2非混相驅和CO2吞吐，其中CO2混相驅應用最為普遍[9]。

CO2混相驅[1,10]是一種將CO2與水交替注入儲層進行驅油的方法。注入的流體與油藏原油在油層中反復接觸，發生分子擴散作用，最終消除多相狀態，達到混相。該混相帶前緣作為單相流體移動并有效地把原油驅替到生產井。

CO2非混相驅[1,10,11]中，CO2溶入原油后使油膨脹，并降低油的粘度，從而達到驅油增產的目的。

CO2吞吐[1]與蒸汽吞吐相似，在生產井中注入一定量CO2氣體后，關井使原油與CO2充分溶混，然后開井采油。

2.2 國外EOR技術發展與應用現狀

EOR技術最早可以追溯到1952年，Wharton等最早取得了利用CO2采油的專利。此后，注CO2-EOR工作一直在進行。

20世紀90年代，CO2驅油技術日趨成熟。根據1994年《Oil & Gas Journal》的統計結果，全世界有137個商業性的氣體混相驅項目，其中55%采用的是烴類氣體，42%采用的是CO2，其他氣體混相驅僅占3%。2006年，世界EOR年產量為8 716萬噸，其中CO2-EOR產量占總產量的14.4%。

國外采用CO2驅油的國家有美國、前蘇聯、匈亞利、加拿大及法國等。美國CO2氣源豐富，EOR技術中廣泛采用CO2混相驅。美國有10個產油區的292個油田適用CO2驅油，一般提高采收率7%～15%，在西得克薩斯州，CO2驅油是最主要的EOR方法，一般可提高采收率30%左右。

2.3 國內EOR技術發展與應用現狀

以1963年大慶油田的先導性試驗為基礎，目前國內CO2驅油呈快速發展態勢。1988年大慶油田在薩南東部過渡帶開辟了注CO2試驗區，試驗采用前期進行水驅、后期進行水氣交替注入的方式。1999年中原油田進行了CO2混相驅的研究。2005年勝利油田首次把CO2和水蒸氣結合起來應用于熱力采油，不斷提高熱采配套的工藝水平。另外，華北、吉林等油田也對 CO2驅油做過可行性研究。

3 CO2-EOR技術應用展望

利用CO2驅油提高采收率、實現增產在我國石油開采作業中有著巨大的應用潛力。

目前，考慮到減排、封存CO2的要求，將CO2捕捉與封存(CO2Capture and Storage，CCS)技術和CO2驅油提高采收率技術結合已成為研究熱點[12～14]，利用化石能源使用過程中排放的高純CO2驅油既可以解決驅油的氣源問題，又可以有效封存CO2。

4 結束語

CO2溶入原油后，油藏性質得到了改善，原油采收率得到了有效提高，因此注CO2提高原油采收率技術正越來越受到世界各國的重視。CO2提高采收率技術將向著捕集-封存-應用一體化的方向發展。考慮到與CCS技術的結合，可以預測，CO2-EOR技術將在改善油田開發效果、提高原油采收率方面得到廣泛應用。

[1] 劉一江,劉積松,黃忠橋,等.聚合物和二氧化碳驅油技術[M].北京:中國石化出版社,2001:94～106.

[2] 郭萬奎,廖廣志.注氣提高采收率技術[M].北京:石油工業出版社,2003:53～57.

[3] 谷麗冰,李治平,歐瑾.利用二氧化碳提高原油采收率研究進展[J].中國礦業,2007,16(10):66～69.

[4] Christensen J R,Stenby E H,Skauge A.Review of WAG Field Experience[J].Spe Reservoir Evaluation & Engineering, 1998,4(2):97～106.

[5] 劉忠運,李莉娜.CO2驅油機理及應用現狀[J].節能與環保,2009,(10):36～38.

[6] 程詩勝,劉松林,朱蘇清.單井CO2吞吐增油機理及推廣應用[J].油氣田地面工程,2003,22(10):16～17.

[7] Christman P G,Gorell S B.Comparison of Laboratory and Field-Observed CO2Tertiary Injectivity[J].Journal of Petroleum Technology,1990,42(2):226～233.

[8] Roper M K,Pope G A,Sepehrnoori K.Analysis of Tertiary Injectivity of Carbon Dioxide[C].Permian Basin Oil and Gas Recovery Conference.Dallas:Society of Petroleum Engineers,1992:13569～13580.

[9] 郝敏,宋永臣.利用CO2提高石油采收率技術研究現狀[J].鉆采工藝,2010,33(4):59～63.

[10] 江懷友,沈平平,鐘太賢,等.二氧化碳埋存與提高采收率的關系[J].油氣地質與采收率,2008,15(6):52～55.

[11] 沈平平,江懷友,陳永武,等.CO2注入技術提高采收率研究[J].特種油氣藏,2007,14(3):1～4.

[12] 錢伯章,朱建芳.世界封存CO2驅油的現狀與前景[J].能源環境保護,2008,22(1):2～5.

[13] Duncan I J,Nicot J P,Choi J W.Risk Assessment for Future CO2Sequestration Projects Based CO2Enhanced Oil Recovery in the U.S.[J].Energy Procedia,2009,1(1):2037～2042.

[14] Middleton R S,Bielicki J M,Keating G N,et al.Jumpstarting CCS Using Refinery CO2for Enhanced Oil Recovery[J]. Energy Procedia,2011,4(1):2185～2191.

ResearchandAnalysisofTechnologiesforEnhancingOilRecoverybyCO2Drive

LIU Ting
(DepartmentofMechanicalandElectricalEngineering,JiningVocationalandTechnicalCollege)

Aiming at “greenhouse effect” caused by CO2emission in the process of consuming fossil energy and considering the oil reservoir development, the technology of enhancing oil recovery (EOR) through CO2drive in petroleum exploitation was expounded; and through summarizing and analyzing existing EOR technologies at home and abroad, the application prospect of EOR in our country was pointed out.

CO2drive, oil recovery, EOR technology, CO2capture and being in storage

TH89

A

1000-3932(2017)04-0341-03

2016-11-25，

2016-12-21)

劉婷(1977-)，講師，從事化工機械專業的教學與研究，dqpilt@163.com。