淺析二氧化碳采油技術

強凱

摘要：在油田開發中有一定的油井都存在油井產量低、含水率高等方面的開發為。在解決該類油井采收率的過程中，我們提出了二氧化碳采油技術。所謂二氧化碳采油技術就是向目標油藏注入一定量的二氧化碳，利用二氧化碳溶于原油降低原油粘度、使原油體積膨脹、降低油水界面等性質，解決目標油藏開發中存在的原油流動困難、地層能量不足等問題，提高油井產量，最終實現油井的經濟有效開發。利用二氧化碳采油技術一般能夠提高原油采收率達10%左右。本文主要探討了二氧化碳采油技術的作用機理、影響因素分析、應用范圍等。

關鍵詞：二氧化碳;采收率;作用機理;影響因素

一、二氧化碳采油機理

1.1 二氧化碳驅油

二氧化碳驅油包括混相驅和非混相驅。驅油機理是：降低原油的粘度;使原油體積膨脹;蒸發提取原油中間烴組分;降低界面張力;改變原油密度;降壓形成溶解氣驅。非混相主要是依靠在原油中的溶解，使原油體積膨脹和降低原油粘度實現驅油的。混相驅是在一定的地層壓力和溫度下，對原油中小分子烴的蒸發提取形成單一相流體過渡帶，界面張力降到接近于零來實現對原油的驅替。

1.2二氧化碳吞吐

二氧化碳吞吐，就是把一定體積的二氧化碳注入到生產層內，然后關井一段時間，讓注入的二氧化碳滲入到油層，然后重新開井生產。采油機理是：原油體積膨脹、粘度降低、二氧化碳對烴抽提以及改變巖石的相對滲透率。對于粘性重油，降低油的粘度，改進近井地帶的流動性是十分重要的;對于輕油，汽化中間烴組分，使注入的二氧化碳與油藏流體在近混相的狀態下完成吞吐;對于碳酸鹽巖油藏，二氧化碳可使地層中的碳酸鹽轉變為碳酸氫鹽，對地層有解堵作用。

1.3 二氧化碳采油作用機理分析

1.3.1注入二氧化碳使原油體積膨脹

當二氧化碳溶解于原油中，使得原油體積增大，孔隙體積也增大，為油在孔隙介質中流動提供了有利條件;水驅開采后油層中的不可動殘余油隨二氧化碳溶解而膨脹，并被擠出孔道中，使殘余油飽和度變小;膨脹的油滴將水擠出孔隙空間，使水濕系統形成一種排水而不是吸水過程，發生相滲透率轉換，形成了一種在任何飽和度條件下都適合油流動的有利環境。^[1]

1.3.2對原油粘度的影響

當溶解二氧化碳侯，原油粘度發生變化，表現為粘度大幅度降低。二氧化碳飽和后，其粘度可以降至1/10～1/100。原油粘度越高，其粘度下降得越多，粘度的降低和其對原油流度的影響在中粘和重油中是相當明顯的。越低的粘度促使流體的流動性能更加優良，因此使得原油流動效率增大，進一步提升原油流動性。

1.3.3降低界面張力

通過改變液面張力進一步促使油水相對滲透率發生變化，當油相相對滲透率提高，水相相對滲透率降低，那么就會有更多的原油被采出。再稠油開采過程中，二氧化碳輔助蒸汽吞吐開采機理表現為：調整吸汽剖面、擴大蒸汽波及體積。

1.3.4多級混相驅油

二氧化碳注入地層后與地層原油通過多次接觸，在一定的溫度和壓力下，二氧化碳與原油形成單一的混合物，達到混相驅油。此時界面張力最低，可動用油量最大，采收率可達 90%以上。在較低的壓力下，二氧化碳與原油之間只存在部分混相;當壓力較高（6.9～9.7MPa）、溫度較高（>55℃）時，二氧化碳不斷從原油中萃取低分子烴，形成二氧化碳-富氣相，通過汽化作用使二氧化碳與原油的混相程度增大;在高壓下（13.8～20.5MPa），二氧化碳的密度與原油密度接近，可迅速地汽化大量的原油，與原油形成完全混相。

二、注二氧化碳采收率影響因素分析

2.1注入相態不同的效果影響

在二氧化碳采油過程中，根據油品性質的不同，應采用不同的注入相態。對稀油油藏、熱采稠油油藏及粘度相對低的冷采稠油油藏，一般采用液態的注入方式;為了防止對油層造成冷傷害，對于粘度相對較高的冷采稠油油藏，宜采用氣態注入。對高凝油油藏，為了防止原油析蠟，造成地層堵塞，影響原油的開采效果，宜采用氣態注入。注入相態的不同，進入地層后與原油的作用過程也不一樣。氣態二氧化碳注入地層后，二氧化碳在近井地帶的原油中的溶解要經過欠飽和—>飽和—>過飽和的過程。

2.2注入方式的影響

氣體采油的注入方式一般有兩種：連續注入和交替注入（包括二氧化碳-氣段塞及二氧化碳-水段塞）。連續注入即連續注入二氧化碳，直到達到設計的注入量為止;交替注入是指將二氧化碳和其它的氣體或水按適當的比例采用小段塞交替注入地層，最佳的注入比在 1：2～1：3 之間。實驗表明：交替注入效果較好，連續注入次之。這是因為，交替注入既能保證二氧化碳在原油中的充分溶解又能有效的控制指進，提高波及效率，達到既節省了二氧化碳的用量，又擴大了驅油半徑的效果;連續注入由于氣體的粘度低，易造成指進，氣體不能在原油中充分溶解，降粘、膨脹效果差。采出相同的油所需要的二氧化碳量較大，經濟效果不如前者

2.3注入參數的影響

（1）注入量

隨著二氧化碳注入量的增加，采收率增大，但當注入量增大到一定程度，提高采收率的幅度變小，換油率降低。最佳的注入量一般為 0.15～0.20PV。在孔隙度、油層厚度及波及半徑已知的情況下，就可確定二氧化碳吞吐的注入量。

（2）注入比

通過數值模擬計算，二氧化碳段塞與水交替注入，氣水比一般控制在 1：2～1：3 之間。如果比值太大，易產生氣竄，比值太小，水突破二氧化碳段塞。

（3）注入速度

二氧化碳驅油注入速度的選擇與油藏特性和驅動類型有關。對于薄油層和均質油藏，為克服重力分異的影響，注入速度應較高;對非均質的正韻律油層，由于油層頂部的滲透率低，要求注氣速度較低，利用重力分異使氣體上升，達到很好的驅替效果。對于二氧化碳吞吐，二氧化碳的注入速度越快越好。注入速度影響到二氧化碳在油層中的運移和二氧化碳在油中的溶解。

（4）注入壓力

注入壓力是一個被動參數，一般受到油層吸液（氣）能力的控制，油層滲透性差，壓力高的井，注入壓力較高;油層滲透性好，壓力低的井，注入壓力偏低。但注入壓力一般應控制在低于地層破裂壓力條件下施工，在此前提下注入壓力越高，二氧化碳的溶解度越大，采油效果越好。

結論

經過簡要分析研究得出二氧化碳驅油的共性機理主要有以下幾個方面：1）使原油體積膨脹;2）降低原油粘度;3）多級混相驅油;4）降低界面張力。針對稠油二氧化碳輔助蒸汽吞吐，二氧化碳采油的個性機理表現為：調整吸汽剖面、擴大蒸汽波及體積;針對高凝油，二氧化碳的個性機理表現為：降低原油析蠟溫度，使原油的可流動溫度范圍擴大。

參考文獻：

[1]高惠敏，何應付，周錫生.注二氧化碳提高原油采收率技術[J].特種油氣藏.2009，2（2）：6-13.