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摘 要：CO2 排放引发的环境问题引起国际社会高度关注，国际大石油公司正在考虑实施环境友好的技术政策以刺激经济。应用CO2 提高采收率是实现枯竭油气藏CO2，埋存的有效途径，CO2驱油包括混相驱、非混相驱，注入CO2可提高采收率8%～ 15%。CO2驱油实现提高采收率与埋存的有机结合，改善开发效果， 必将为全球油气资源的高水平、高效益开发和可持续发展做出积极贡献。
关键词：CO2提高油气采收率；CO2-EOR；油田开发
1 前言
当前各大产油国中，加大新油藏的勘探开发是石油工作的重要方向；另外，提高已发现油田的采收率，是各国石油工业的焦点所在。国内研究建立了适合中国地质特点的CO2埋存评价体系，建立符合中国地质特点的CO2埋存基本地质理论，开展了CO2提高采收率、高效廉价CO2捕集、CO2 储运、腐蚀与结垢等相关课题研究，CO2 提高采收率与埋存研究取得重要成果。
2 注CO2驱油机理及开发设计技术
2.1注CO2驱油机理
CO2的临界温度是31℃，与其相对应的临界压力为7. 495Mpa，在超过临界压力的高压条件下随着压力增加，CO2气变成一种液体的黏稠状物质。CO2比一般烃类气体易溶于水，而且其在原油中的溶解度大于其在水中的溶解度，CO2 可以从水溶液中转溶于原油中。因CO2本身易溶于油和水的物理化学特性，具有一些特殊的驱替机理。CO2易溶于原油，并能起到如下作用：增大原油体积，促使孔隙介质中部分残余油恢复流动，若随后注水，就可使油藏中残余油量减小；降低原油粘度，提高其流动性和驱油效率，使毛细管的渗吸作用得到改，从而使油层扫油范围扩大，使水、油的流动性保持平衡。
2.2 注入方式
由于地下条件的不同，不同油藏的最佳注入方式也不相同：连续注入CO2 的驱油效率高、混相压力小，但其CO2 用量大，波及面积小；水气交替注入能够提高波及系数、降低CO2 采出量；CO2 吞吐的投入资本少、利用率高，不过采收率较小。CO2 吞吐的影响因素有注入速度、周期注入量、闷井时间等；重力稳定二氧化碳驱具有较高的采收率，但主要适用于大倾角或是垂直裂缝较集中的油藏，并且它所需的二氧化碳量通常比水气交替注入驱需要的多；水和CO2 同时但分开注入具有较高的波及面积，不过易造成重力超覆和腐蚀。水气交替注入方式综合了2个最常用的提高采收率方法（ 注水和注气） 的优点，其注入方式为交替注入CO2小段塞和水直到完成所需要的CO2 注入总量为止。这种注入方式的特殊情况就是只注一个CO2 段塞，然后连续注水。通过调研发现，WAG 是目前在现场最主要的开发方式，并且采用交替注入小段塞CO2 和水是提高油藏采收率的最佳措施。
3 应用现状
江苏油田，富14断块富14断块为一断鼻构造，目的层上部为一连续性较好、分布较广的泥岩盖层， 具有较好的气封隔性。含油面积0.57km2， 平均中深2090m， 油层平均有效厚度6.1m， 平均渗透率854@10- 3Lm2， 原始含油饱和度66%， 原始油藏压力20.90MPa， 地下原油粘度2.43mPa#s， 密度为0.82g/cm3， 原始气油比为23m3/m3。该断块于1984年投产， 1987年8月开始边外和边缘注水。1998年在可行性研究的基础上开始了CO2 混相驱现场试验， 到2000年底，试验区CO2 混相驱试验阶段累积增产原油5218 t，占波及区原始地质储量的4. 01%。数值模拟研究表明，在现有条件下，CO2 波及区仅能提高原油采收率8. 3% 。
4 发展趋势
通过文献调研和前面的分析可以发现，注CO2采油的机理易于实现，因此应用较为广泛，而且也越来越受到人们的重视， 但是就目前的技术现状来看，还有一些问题需要解决，这主要包括以下几点。
（ 1） 腐蚀问题。采用注CO2 提高原油采收率技术会将CO2 带入原油生产系统。CO2 溶于水后， 对油气井管材具有很强的腐蚀性， 在相同的pH值时其总酸度比盐酸还高，，故它对井内管材的腐蚀性比盐酸更严重。截至目前，世界各国在涉及CO2 的油气生产实践中， 已经试验和使用了多种防腐措施， 积累了比较丰富的经验。主要的防腐措施包括：选用耐腐蚀金属材料、涂层和非金属材料、缓蚀剂处理等。
（ 2） 过早气窜和较小的波及系数。由于CO2的粘度与原油粘度之间具有很大的差异引起流度比很不理想， 又进一步导致了气体的过早突破和很小的波及系数， 这对注气开发是非常不利的。目前， 如何控制注气开发的流度比， 从而推迟CO2 的突破时间以及增大CO2 的波及系数， 是注CO2 开发面临的最为重要的问题。针对这一问题， 国外进行了很多有益的尝试，主要集中在3个方面： 一是与其他EOR相结合， 比如在注气过程中加入表活剂形成泡沫，可降低气体流度和减小油藏非均质性的影响，从而提高注入气体的波及效率；二是发展新的注气方式。2001年D1Malcolm 提出SAG 注入方式， 其想法與注CO2 吞吐的想法类似， 即首先注入1 个周期的CO2， 然后关井浸泡一段时间， 在浸泡期间， CO2 溶解到原油中， 使原油体积增大， 粘度降低， 待浸泡期结束后再开井继续注入， 也就是说在2个注入周期中间加入一个关井浸泡时间段； 三是利用智能井技术， 通过智能完井用井底流量控制阀控制生产井见水区CO2 产量和注入井中CO2 注入量， 减少CO2 在注入井和生产井间不必要的循环， 可以提高波及效率， 增加原油产量， 并提高最终采收率。
（ 3） 最小混相压力的降低。目前在国外进行的注CO2 采油的方法基本上都是混相驱替， 但是最小混相压力主要与油藏的压力、温度以及流体的组分相关， 对于有些温度较高的油藏很难实现混相驱替， 而采用非混相驱替其采出程度要比混相驱替小很多。如何有效地降低最小混相压力从而实现动态混相驱替是一个重要的问题。最近在这一问题上J1Bon 提出在CO2 中加入少量的C5+ 可以有效地降低最小混相压力。
5 结束语
通过文献调研发现，CO2 在石油开采工业中作为一种驱替剂，在国外被广泛采用过。目前注CO2驱油项目呈逐年增加的趋势，适用油藏参数范围较宽，在能达到混相的条件下，CO2 具有极高的驱替效率， 能大幅度提高油井的生产能力。本文详细分析了近年来发展的近混相驱替理论和建立在模糊层次分析法基础上的油藏筛选方法，对已有的井网类型和注气时机进行了研究，并对比了各类注气方式的优缺点，指出水气交替方式是现场最主要的开发方式。
参考文献
[1] 龚蔚，蒲万芬，曹建.就地生成二氧化碳提高采收率研究[ J] .特种油气藏， 2008.
[2] 江怀友. 世界二氧化碳埋存及利用方式研究[ J] .国际石油经济，2007.
[3] 王福勇，王宏宇.注二氧化碳提高原油采收率技术[ J] .国外石油地质，1997.
关键词：CO2提高油气采收率；CO2-EOR；油田开发
1 前言
当前各大产油国中，加大新油藏的勘探开发是石油工作的重要方向；另外，提高已发现油田的采收率，是各国石油工业的焦点所在。国内研究建立了适合中国地质特点的CO2埋存评价体系，建立符合中国地质特点的CO2埋存基本地质理论，开展了CO2提高采收率、高效廉价CO2捕集、CO2 储运、腐蚀与结垢等相关课题研究，CO2 提高采收率与埋存研究取得重要成果。
2 注CO2驱油机理及开发设计技术
2.1注CO2驱油机理
CO2的临界温度是31℃，与其相对应的临界压力为7. 495Mpa，在超过临界压力的高压条件下随着压力增加，CO2气变成一种液体的黏稠状物质。CO2比一般烃类气体易溶于水，而且其在原油中的溶解度大于其在水中的溶解度，CO2 可以从水溶液中转溶于原油中。因CO2本身易溶于油和水的物理化学特性，具有一些特殊的驱替机理。CO2易溶于原油，并能起到如下作用：增大原油体积，促使孔隙介质中部分残余油恢复流动，若随后注水，就可使油藏中残余油量减小；降低原油粘度，提高其流动性和驱油效率，使毛细管的渗吸作用得到改，从而使油层扫油范围扩大，使水、油的流动性保持平衡。
2.2 注入方式
由于地下条件的不同，不同油藏的最佳注入方式也不相同：连续注入CO2 的驱油效率高、混相压力小，但其CO2 用量大，波及面积小；水气交替注入能够提高波及系数、降低CO2 采出量；CO2 吞吐的投入资本少、利用率高，不过采收率较小。CO2 吞吐的影响因素有注入速度、周期注入量、闷井时间等；重力稳定二氧化碳驱具有较高的采收率，但主要适用于大倾角或是垂直裂缝较集中的油藏，并且它所需的二氧化碳量通常比水气交替注入驱需要的多；水和CO2 同时但分开注入具有较高的波及面积，不过易造成重力超覆和腐蚀。水气交替注入方式综合了2个最常用的提高采收率方法（ 注水和注气） 的优点，其注入方式为交替注入CO2小段塞和水直到完成所需要的CO2 注入总量为止。这种注入方式的特殊情况就是只注一个CO2 段塞，然后连续注水。通过调研发现，WAG 是目前在现场最主要的开发方式，并且采用交替注入小段塞CO2 和水是提高油藏采收率的最佳措施。
3 应用现状
江苏油田，富14断块富14断块为一断鼻构造，目的层上部为一连续性较好、分布较广的泥岩盖层， 具有较好的气封隔性。含油面积0.57km2， 平均中深2090m， 油层平均有效厚度6.1m， 平均渗透率854@10- 3Lm2， 原始含油饱和度66%， 原始油藏压力20.90MPa， 地下原油粘度2.43mPa#s， 密度为0.82g/cm3， 原始气油比为23m3/m3。该断块于1984年投产， 1987年8月开始边外和边缘注水。1998年在可行性研究的基础上开始了CO2 混相驱现场试验， 到2000年底，试验区CO2 混相驱试验阶段累积增产原油5218 t，占波及区原始地质储量的4. 01%。数值模拟研究表明，在现有条件下，CO2 波及区仅能提高原油采收率8. 3% 。
4 发展趋势
通过文献调研和前面的分析可以发现，注CO2采油的机理易于实现，因此应用较为广泛，而且也越来越受到人们的重视， 但是就目前的技术现状来看，还有一些问题需要解决，这主要包括以下几点。
（ 1） 腐蚀问题。采用注CO2 提高原油采收率技术会将CO2 带入原油生产系统。CO2 溶于水后， 对油气井管材具有很强的腐蚀性， 在相同的pH值时其总酸度比盐酸还高，，故它对井内管材的腐蚀性比盐酸更严重。截至目前，世界各国在涉及CO2 的油气生产实践中， 已经试验和使用了多种防腐措施， 积累了比较丰富的经验。主要的防腐措施包括：选用耐腐蚀金属材料、涂层和非金属材料、缓蚀剂处理等。
（ 2） 过早气窜和较小的波及系数。由于CO2的粘度与原油粘度之间具有很大的差异引起流度比很不理想， 又进一步导致了气体的过早突破和很小的波及系数， 这对注气开发是非常不利的。目前， 如何控制注气开发的流度比， 从而推迟CO2 的突破时间以及增大CO2 的波及系数， 是注CO2 开发面临的最为重要的问题。针对这一问题， 国外进行了很多有益的尝试，主要集中在3个方面： 一是与其他EOR相结合， 比如在注气过程中加入表活剂形成泡沫，可降低气体流度和减小油藏非均质性的影响，从而提高注入气体的波及效率；二是发展新的注气方式。2001年D1Malcolm 提出SAG 注入方式， 其想法與注CO2 吞吐的想法类似， 即首先注入1 个周期的CO2， 然后关井浸泡一段时间， 在浸泡期间， CO2 溶解到原油中， 使原油体积增大， 粘度降低， 待浸泡期结束后再开井继续注入， 也就是说在2个注入周期中间加入一个关井浸泡时间段； 三是利用智能井技术， 通过智能完井用井底流量控制阀控制生产井见水区CO2 产量和注入井中CO2 注入量， 减少CO2 在注入井和生产井间不必要的循环， 可以提高波及效率， 增加原油产量， 并提高最终采收率。
（ 3） 最小混相压力的降低。目前在国外进行的注CO2 采油的方法基本上都是混相驱替， 但是最小混相压力主要与油藏的压力、温度以及流体的组分相关， 对于有些温度较高的油藏很难实现混相驱替， 而采用非混相驱替其采出程度要比混相驱替小很多。如何有效地降低最小混相压力从而实现动态混相驱替是一个重要的问题。最近在这一问题上J1Bon 提出在CO2 中加入少量的C5+ 可以有效地降低最小混相压力。
5 结束语
通过文献调研发现，CO2 在石油开采工业中作为一种驱替剂，在国外被广泛采用过。目前注CO2驱油项目呈逐年增加的趋势，适用油藏参数范围较宽，在能达到混相的条件下，CO2 具有极高的驱替效率， 能大幅度提高油井的生产能力。本文详细分析了近年来发展的近混相驱替理论和建立在模糊层次分析法基础上的油藏筛选方法，对已有的井网类型和注气时机进行了研究，并对比了各类注气方式的优缺点，指出水气交替方式是现场最主要的开发方式。
参考文献
[1] 龚蔚，蒲万芬，曹建.就地生成二氧化碳提高采收率研究[ J] .特种油气藏， 2008.
[2] 江怀友. 世界二氧化碳埋存及利用方式研究[ J] .国际石油经济，2007.
[3] 王福勇，王宏宇.注二氧化碳提高原油采收率技术[ J] .国外石油地质，1997.