注二氧化碳采油技术及施工准备工作初探

                                                         宋彬 王海峰 李金珠
　　摘 要：因二氧化碳与原油的特殊作用机理，二氧化碳采油技术越来越受到各大油田的重视。该技术既可适用于埋藏深、储油物性差的油藏，也可适用于低渗透、高粘、高凝油等难开采油层，既可适用于油田的中后期开采，也可适用于新油田的开发。本文简要介绍了二氧化碳采油技术以及施工前准备工作，仅供大家参考和讨论。 
　　关键词：二氧化碳驱油，二氧化碳吞吐，三次采油，施工准备 
　　自从沃顿 （Whorton）等人于1952年取得第一个利用二氧化碳（CO2）采油的专利以来，CO2采油技术始终是石油开采领域的研究重点。CO2采油技术应用较多的主要是美国、前苏联、加拿大、英国等国家。研究表明，将CO2注入油层，不仅能大幅提高采收率，而且可达到CO2减排的目的，满足环保和油藏高效开发的双重要求。 
　　一、CO2采油机理 
　　CO2驱油机理极其复杂，且与油藏压力、油藏温度、油藏流体性质有密切关系。通过研究国外CO2在现场中的应用，联系我国油藏工程所做的研究工作，得出CO2驱油的主要机理有降低原油粘度、改善流度比、原油体积膨胀、萃取和汽化原油中的轻烃、混相效应、降低界面张力、溶解气驱作用，同时由于酸化作用的存在可以提高储层渗透率。 
　　二、注CO2采油技术 
　　目前注CO2采油技术主要有CO2驱油和CO2吞吐两大类，其中CO2驱油应用最为普遍。 
　　1. CO2驱油 
　　CO2混相驱和CO2非混相驱是CO2驱油应用最为普遍的两大措施，采油机理主要有促使原油膨胀、改善油水流度比、溶解气驱等。 
　　1.1 混相驱 
　　混相驱油是在地层高温条件下，原油中轻质烃类分子被CO2析取到气相中，形成富含烃类的气相和溶解CO2的液相（原油）两种状态。在稀油油藏条件下CO2易与原油发生混相，在混相压力下，处于超临界状态的CO2可以降低所波及油水的界面张力，CO2注入浓度越大，油水相界面张力越小，原油越易被驱替。通过调整注入气体的段塞使CO2形成混相，可以提高原油采收率增加幅度。 
　　1.2 非混相驱 
　　非混相CO2驱开采稠油的主要机理是：降低原油黏度，改善油水流度比，使原油膨胀，乳化作用及降压开采。CO2在油中的溶解度随压力的增加而增加，当压力降低时，CO2从饱和CO2的原油中溢出并驱动原油，形成溶解气驱。气态CO2渗入地层与地层水反应产生的碳酸，能有效改善井筒周围地层的渗透率，提高驱油效率。与CO2驱相关的另一个开采机理是由CO2形成的自由气可以部分代替油藏中的残余油。 
　　2. CO2吞吐 
　　CO2吞吐采油技术是水驱或未投产低渗透油藏的一种有效开发方式。CO2吞吐具有投资少、见效快，提高采收率机理易实现、风险低，适用范围广，产生的黏性指进有利于CO2进入油藏深部等特点。CO2吞吐提高采收率主要机理包括原油体积膨胀、降低原油黏度、萃取作用和对岩石的酸化作用等.CO2吞吐采油技术的选井条件有如下7条： 
　　（1）油层封闭型好，且油井位于构造高部位，采出程度低，含水率低； 
　　（2）固井质量好，管外无窜漏现象； 
　　（3）最好单层或多层合注，层间干扰小，剩余油饱和度大于30%； 
　　（4）原油粘度小于2000mPa·s； 
　　（5）油层埋深大于700m； 
　　（6）胶结物中灰质少，原油中沥青质少，返排时注意控制放喷速度，防止堵塞油层； 
　　（7）井场及道路达到施工要求，尽可能连续注入，一次性完成施作业。 
　　CO2吞吐采油技术，利用CO2溶于原油的降粘作用，改善深层稠油油藏地层原油的流动性能；利用体积膨胀，提高油井的供液能力；通过提高周期回采水率，改善蒸汽吞吐效果。 
　　三、注CO2采油施工前准备工作 
　　1.安全 
　　安全生产是注CO2采油施工的第一要务。由于施工所用的CO2处于高压、低温状态，极易造成泄漏、冻伤、窒息、中毒等事故。因此，做好对整个施工工艺流程进行可靠的安全评价、合理安排工作区、休息区、优化人员配置、定期检查维护施工设备等一系列安全措施是十分必要的。 
　　2.防腐 
　　CO2与水混合后生成具有腐蚀性的碳酸，极易造成油气生产和运输使用的管线的腐蚀，力学性能降低，使用寿命缩短；油管发生CO2局部腐蚀后，腐蚀穿孔失效，甚至在交变载荷作用下疲劳破坏，发生掉井；套管发生CO2局部腐蚀后，在外压或内外压作用下，腐蚀凹坑处应力集中，达到屈服极限，发生破坏。特别在设备发生CO2局部腐蚀后，产生点蚀凹坑甚至穿孔，破坏更为严重。 
　　施工时做好防腐措施可减少因腐蚀造成的损失。注入CO2段塞前，可向井筒中注入一定量的缓蚀剂，可减免碳酸性对管柱的腐蚀。 
　　3.气源及运输 
　　注CO2施工要求连续注入，尽可能一次性完成施作业，保证注入的CO2与原油充分接触，极大的发挥CO2采油机理，提高采油效率。因此，就近取气、道路通畅、运输安全可为注CO2采油施工提供稳定的气源保障。 
　　4.沥青质沉积 
　　注入的CO2可能引起原油中的沥青质沉淀析出并降低地层渗透率，影响油田开发效果。注入压力、油藏温度、原油中沥青质原始含量、驱替速度、初始地层渗透率、采油速度（放喷速度）等因素都会影响原油中沥青质沉淀量。因此，在施工过程中要合理控制各项因素，尽量减少沥青质析出沉积，以免造成地层渗透率降低、油管结蜡等问题的产生。 
　　四、结论 
　　1. CO2与原油作用机理丰富，可有效油藏采收率； 
　　2. 注CO2采油技术措施较多，主要有CO2驱油和CO2吞吐两大类，其中CO2驱油应用最为普遍； 
　　3.为了实现二氧化碳采油最佳效果，必须做好施工前准备工作，以防意外发生而产生不利影响。 
　　参考文献 
　　[1] Whorton L P， Brownscombe E R， Dyes A B. Method for producing oil by means of carbon dioxide [P].U.S.Patent 2623596，1952. 
　　[2] 沈平平，江怀友，陈永武.CO2注入技术提高采收率研究[J].特种油气藏，2007，14（3）：1-4.

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2019-08-12