徐 博

（大慶油田有限責(zé)任公司采氣分公司第三作業(yè)區(qū)，黑龍江 大慶 163453）

二氧化碳埋存與提高采收率的關(guān)系

徐 博

（大慶油田有限責(zé)任公司采氣分公司第三作業(yè)區(qū)，黑龍江 大慶 163453）

隨著工業(yè)的發(fā)展，二氧化碳的排放量正在不斷增加，引起的環(huán)境問題已經(jīng)受到國際社會(huì)廣泛關(guān)注，因此二氧化碳的埋存一直是人們討論的熱點(diǎn)，研究發(fā)現(xiàn)通過將二氧化碳注入油藏可以顯著提高原油的采收率，同時(shí)解決了二氧化碳的埋存問題，因此成為當(dāng)前世界范圍內(nèi)石油開采行業(yè)的重點(diǎn)采油技術(shù)。本文介紹了二氧化碳的埋存方式，并討論了在混相驅(qū)和非混相驅(qū)兩種驅(qū)油原理下二氧化碳的埋存量與提高原油采收率之間的關(guān)系。

原油開采；二氧化碳；驅(qū)油；采收率

概述

二氧化碳排放量的增加帶來了一系列的環(huán)境問題，已經(jīng)引起國際社會(huì)的廣泛關(guān)注，因此人們致力于二氧化碳的減排工作，同時(shí)探討如何將二氧化碳進(jìn)行埋存以實(shí)現(xiàn)資源化利用也成為研究的熱點(diǎn)，關(guān)于二氧化碳的埋存方式很多，其中將其埋存至油藏可以顯著提高原油的采收率，已經(jīng)成為當(dāng)前的重要驅(qū)油技術(shù)之一。

1 二氧化碳埋存方式

二氧化碳的埋存是解決其向大氣環(huán)境排放的有效措施，當(dāng)前將二氧化碳低下埋存的方式主要有：枯竭油氣藏埋存、深部鹽水儲(chǔ)層埋存、不能開采的煤層埋存以及深海埋存等，本文主要介紹在油氣藏中的埋存方式。

隨著世界各國對(duì)油氣資源開發(fā)速度的不斷增加，使得當(dāng)前越來越多的油氣藏面臨枯竭的境遇，而這些枯竭的油氣藏可作為二氧化碳埋存的空間，具有較大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在：原有的油氣開采裝置可直接用作二氧化碳的注入裝置，省去了設(shè)備成本，另外由于油氣藏本身的深度較深，儲(chǔ)油層較為封閉，儲(chǔ)層地質(zhì)特征較為清楚，是一種較為理想的二氧化碳埋存方式。

2 二氧化碳提高采收率與地下埋存

二氧化碳驅(qū)油的機(jī)理包括混相驅(qū)與非混相驅(qū)兩種方式，當(dāng)前世界范圍內(nèi)應(yīng)用最廣的是混相驅(qū)，實(shí)踐證明，通過注入二氧化碳驅(qū)油可以提高原油的采收率10%以上，以下討論二氧化碳驅(qū)油的原理以及二氧化碳埋存量和提高原油采收率之間的關(guān)系。

2.1 混相驅(qū)提高采收率與二氧化碳埋存

2.1.1 混相驅(qū)油機(jī)理。二氧化碳注入到儲(chǔ)油層中，在一定的溫度、壓力條件下與原油混合，可以形成一種簡單的流體相，但是原油與二氧化碳的混相形成要取決的條件很多，涉及到動(dòng)力學(xué)方面的知識(shí)，當(dāng)二氧化碳?xì)怏w在原油中不斷運(yùn)動(dòng)，使二者多次接觸，使原油中的輕質(zhì)成分部分得到了氣化，使二氧化碳與原油的邊界之間形成了混相帶，這個(gè)混相帶的不斷移動(dòng)使得原油的黏度降低，流動(dòng)速度增大，表面張力降低，因此有利于被驅(qū)動(dòng)。一般來講，二氧化碳與原油的混相程度與壓力有關(guān)，當(dāng)儲(chǔ)層的壓力、溫度、原油的組分、二氧化碳的純度等滿足一定的要求時(shí)，二氧化碳與原油完全混合，此時(shí)氣體與原油的密度相同，當(dāng)注入二氧化碳后，形成混相，而隨著二氧化碳的持續(xù)注入，當(dāng)注入壓力大于最小混相壓力且最小混相壓力大于地層壓力之時(shí)原油就會(huì)受驅(qū)動(dòng)不斷上升到井口。因此，為提高混相驅(qū)的效率，主要應(yīng)當(dāng)控制好二氧化碳的注入壓力與最小混響壓力之間的關(guān)系，尤其要精準(zhǔn)預(yù)測(cè)和測(cè)量最小混相壓力值，可采用經(jīng)驗(yàn)公式、實(shí)測(cè)、建模等方法促進(jìn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，另外還要控制好二氧化碳每次的注入量，由于二氧化碳驅(qū)替不夠穩(wěn)定，容易發(fā)生早期突破等現(xiàn)象，因此一般采用注水與注氣的交替操作方式，利用水的均勻驅(qū)替特點(diǎn)來提高驅(qū)油效果。

2.1.2 混相驅(qū)替中二氧化碳埋存量與原油采收率之間的關(guān)系?；煜囹?qū)替的二氧化碳用量等于原始地質(zhì)儲(chǔ)量與最大增油桶數(shù)和每增加1t原油使用的二氧化碳用量的乘積。表1示出幾個(gè)國家在某年的油田開采中在采收率提高9%的前提下二氧化碳埋存與增產(chǎn)潛力的關(guān)系，從表1中可以看出枯竭程度達(dá)到80%以上的油田數(shù)量眾多，并且通過注入二氧化碳可以使油田達(dá)到增產(chǎn)的目的。

2.2 非混相驅(qū)提高采收率與二氧化碳用量

2.2.1 非混相驅(qū)油機(jī)理。由于混相驅(qū)的形成過程較為復(fù)雜，很多情況下注入二氧化碳后達(dá)不到最小混相壓力，但通過采用一定的技術(shù)手段也可以達(dá)到提高原油采收率的目的，這種二氧化碳驅(qū)油方式稱為非混相驅(qū)替，在非混相驅(qū)替條件時(shí)，二氧化碳與原油不能完全混合，而是部分混合使原油體積發(fā)生一定程度的膨脹，在一定程度上降低原油的黏度，并且其驅(qū)油過程中可以很好的保持地層的壓力，這與水驅(qū)的作用極為相似，尤其是在儲(chǔ)油層的地質(zhì)條件不適合水驅(qū)的情況下，使用非混相二氧化碳驅(qū)油可達(dá)到很好的效果，通常在非混相驅(qū)替過程中，是利用重力向儲(chǔ)油層緩慢注入二氧化碳?xì)怏w，使之逐漸填充儲(chǔ)層中的空隙，并自動(dòng)構(gòu)造成人工氣頂，在此作用下原油被推到儲(chǔ)層的兩側(cè)和底部，以利于由井開采出來。目前在世界范圍內(nèi)利用非混相驅(qū)替方式的油田數(shù)量還很少，但在我國很多地區(qū)的油田都存在不易混相的問題，因此這種非混相的驅(qū)替可為我國的原油開采提供一定的參考。

表1 混相驅(qū)替二氧化碳埋存與增產(chǎn)潛力的關(guān)系

2.2.2 非混相驅(qū)替中二氧化碳埋存量與原油采收率之間的關(guān)系。利用非混相驅(qū)替可將原油采收率提高18%以上，二氧化碳替換原油用量等于采出原油體積與二氧化碳密度和原油地層體積系數(shù)的乘積，從試驗(yàn)結(jié)果可以看出當(dāng)采收率提高18%時(shí)二氧化碳的買存量與增產(chǎn)潛力之間的關(guān)系，同時(shí)也可看到采用非混相驅(qū)替的油田數(shù)量較少，但與混相驅(qū)替相比，驅(qū)油增產(chǎn)的潛力更大，并且二氧化碳埋存量更高。

結(jié)語

綜上，二氧化碳驅(qū)油的方式有混相驅(qū)和非混相驅(qū)兩種，通過二氧化碳的注入都可顯著提高原油的采收率，同時(shí)非混相驅(qū)替的二氧化碳埋存量更大，且提高原油采收率的程度更高。

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TE35

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10.13612/j.cnki.cntp.2014.07.112