探究二氧化碳驅(qū)提高采收率技術(shù)與運(yùn)用

趙玉濤　董俊良　張志鵬

摘 要：就目前油田開采的體系上來看，二氧化碳驅(qū)技術(shù)應(yīng)用與油田有著顯著的效果，在較大程度上提升了油田的采集率。而對于二氧化碳的本身的問題上，對其封存、對環(huán)境的影響以及熱效應(yīng)上有得到了有效的解決。當(dāng)下，研究二氧化碳驅(qū)對于油田的開采以及自身埋放的相關(guān)結(jié)合，在極大程度上改善原有的油田開發(fā)效果。

關(guān)鍵詞：二氧化碳驅(qū)技術(shù)；油田采收率；應(yīng)用

二氧化碳本身屬于一定程度的廢氣，在一定程度上影響著氣候的變化，可在油田的開采技術(shù)中，卻有可能變廢為寶，將二氧化碳驅(qū)技術(shù)合理的應(yīng)用與油田開采上，能在極大程度上提升油田的采收率以及油田的壽命。

1 二氧化碳的性質(zhì)

二氧化碳本身是空氣中常見的氣體，是一種氣態(tài)化合物。在物理上來講有三種形態(tài)，即氣態(tài)、固態(tài)以及液態(tài)。在正常情況下來說，二氧化碳為無色無味、不助燃、不可燃的氣體，密度比空氣大，但相對來說略溶于水，碳酸就是二氧化碳和水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物。在進(jìn)行采用二氧化碳驅(qū)方案實(shí)現(xiàn)對油田開采方案模擬以及數(shù)據(jù)模擬時(shí)，應(yīng)注重針對二氧化碳本身的性質(zhì)做出相應(yīng)的考慮，即二氧化碳在溫度，壓力不同時(shí)的變化以及規(guī)律，對于油田開采，則考慮的就是其與地層、原油和水之間的相互作用關(guān)系。

2 二氧化碳的驅(qū)油機(jī)理

在向?qū)?yīng)的油田實(shí)現(xiàn)二氧化碳驅(qū)油技術(shù)的采集過程中，較之于簡單的注水要復(fù)雜的多。一是油藏本身處于地下，面對地下的環(huán)境存在著眾多變動以及復(fù)雜性。二是油藏的溫度與外界的壓力不同，在不同分值時(shí)，二氧化碳與原油本身發(fā)生的反應(yīng)也不同。首先，二氧化碳在溫度為0℃時(shí)，密度、導(dǎo)熱系數(shù)以及動力沾度系數(shù)分別為：1.98kg/m?、0.01745cal（m.s.℃）和0.0138mPa.s。在油藏溫度高于地層壓力時(shí)，二氧化碳可以與油藏原油相達(dá)到動態(tài)混相及混相驅(qū)替；在油藏溫度低于地層壓力是則相反。

2.1 降低界面張力，減少軀替阻力

二氧化碳的臨界溫度以及臨界壓力分別是31℃和7.495mpa，在超過溫度及壓力的條件下，二氧化碳會變成一種類似于液體的粘稠狀物質(zhì)。在將二氧化碳注入油藏時(shí)，二氧化碳的部分會溶于原油，同時(shí)會抽出或者汽化原油中的烴類氣體，使其不斷變化，與之對應(yīng)的原油接觸的成分不斷變化以及前緣處界面張力不斷降低，在對應(yīng)的壓力條件下達(dá)到混相的狀態(tài)。而在大部分油藏中，混相的壓力條件比較容易滿足。即使在另一種狀態(tài)下，也可以較大程度上降低界面的張力以及減少對應(yīng)的軀替阻力。

2.2 降低原油黏度

二氧化碳與原油相溶時(shí)，可以較大程度的降低原油的密度。在最初狀態(tài)下，原油的密度越高，這種降黏效果越顯著。拿瀝青來說，溫度在40℃時(shí)，隨著二氧化碳對瀝青的溶于可以大大的降低瀝青的粘度。而在溫度較高時(shí)，如120℃以上，二氧化碳會對對其產(chǎn)生的溶解度大幅度減低，從而導(dǎo)致降黏效果變差。所以可以看出，在同一溫度下，壓力值升高，對應(yīng)的溶解度以及降黏效果升高，但是超過飽和的壓力值時(shí)，則會導(dǎo)致相反的效果，即粘度增加降黏效果下降。

2.3 原油體積膨脹

二氧化碳對于原油產(chǎn)生的效果并不只體現(xiàn)在降黏上，還可以在降黏效果的同時(shí)增加原油的體積。原油本身產(chǎn)生類似于腫脹變大的情況。這種情況分為輕質(zhì)油和重質(zhì)油兩種，在前者中，溶于二氧化碳之后的原油體積會膨脹1.3～1.7倍左右，后者膨脹面積相對較少，但也有1.03～1.3倍。因此可以看出，在油田開采上利用二氧化碳驅(qū)技術(shù)對于原油采收率的效果是顯而易見的。

3 二氧化碳的注入方案

3.1 連續(xù)注入二氧化氮驅(qū)

在面對接近枯竭的油藏時(shí)，通常采用二氧化碳采出分離回注的循環(huán)注氣方式。其特點(diǎn)為：一是見效快，但對于二氧化碳消耗較大。在不利的流速比中，容易發(fā)生早期的氣竄，二氧化碳的利用率低，在面對二氧化碳的處理以及運(yùn)輸所需經(jīng)費(fèi)上，油藏開采所帶來的效益不成正比。二是這種循環(huán)的注入方式，并不適用于壓力相對過低的油藏，因?yàn)檫@種油藏本身需要大量二氧化碳，在過低壓力下的二氧化碳與原油混相相對困難，造成大量的重?zé)N留在地下無法被開采的情況。

3.2 碳酸水驅(qū)

前文有提到，碳酸是水和二氧化碳發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。利用這這種特制，將水和二氧化碳注入地層中，實(shí)現(xiàn)碳酸水驅(qū)的作用。這種方案的特點(diǎn)是：二氧化碳本身會對水起到一定的增黏效果，可有有效的改善流速比。二是水和二氧化碳和原油與二氧化碳在化學(xué)反應(yīng)上來說，后者比前者所帶來的活躍性要高很多。在碳酸與原油接觸時(shí)，可以有效的提高洗油效率。當(dāng)注入5～6倍孔隙體積的碳化水后，驅(qū)油效果可以增加10～15%左右。因此可以明顯的看出杜宇原油的開采效果。

4 結(jié)束語

根據(jù)目前國內(nèi)外二氧化碳驅(qū)技術(shù)在油田開采的應(yīng)用可以看出，眾多石油企業(yè)都認(rèn)為二氧化碳驅(qū)技術(shù)可以有效的提升石油的采收率，無論還是在社會的需求上還是對于自身的利益方面帶來可觀的發(fā)展。因此，合理的利用二氧化碳驅(qū)來應(yīng)用油田開采，必定會為油氣資源的整體水平、合理油田開發(fā)、環(huán)境影響以及油田的可持續(xù)性做出一定程度上的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：

趙玉濤（1987- ），男，助理工程師，2011年6月畢業(yè)于中國石油大學(xué)（北京）石油工程專業(yè)，獲學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)任冀東油田南堡作業(yè)區(qū)采油五區(qū)技術(shù)員。