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摘要：在油田开发中有一定的油井都存在油井产量低、含水率高等方面的开发为。在解决该类油井采收率的过程中，我们提出了二氧化碳采油技术。所谓二氧化碳采油技术就是向目标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、使原油体积膨胀、降低油水界面等性质，解决目标油藏开发中存在的原油流动困难、地层能量不足等问题，提高油井产量，最终实现油井的经济有效开发。利用二氧化碳采油技术一般能够提高原油采收率达10%左右。本文主要探讨了二氧化碳采油技术的作用机理、影响因素分析、应用范围等。
关键词：二氧化碳;采收率;作用机理;影响因素
一、二氧化碳采油机理
1.1 二氧化碳驱油
二氧化碳驱油包括混相驱和非混相驱。驱油机理是：降低原油的粘度;使原油体积膨胀;蒸发提取原油中间烃组分;降低界面张力;改变原油密度;降压形成溶解气驱。非混相主要是依靠在原油中的溶解，使原油体积膨胀和降低原油粘度实现驱油的。混相驱是在一定的地层压力和温度下，对原油中小分子烃的蒸发提取形成单一相流体过渡带，界面张力降到接近于零来实现对原油的驱替。
1.2二氧化碳吞吐
二氧化碳吞吐，就是把一定体积的二氧化碳注入到生产层内，然后关井一段时间，让注入的二氧化碳渗入到油层，然后重新开井生产。采油机理是：原油体积膨胀、粘度降低、二氧化碳对烃抽提以及改变岩石的相对渗透率。对于粘性重油，降低油的粘度，改进近井地带的流动性是十分重要的;对于轻油，汽化中间烃组分，使注入的二氧化碳与油藏流体在近混相的状态下完成吞吐;对于碳酸盐岩油藏，二氧化碳可使地层中的碳酸盐转变为碳酸氢盐，对地层有解堵作用。
1.3 二氧化碳采油作用机理分析
1.3.1注入二氧化碳使原油体积膨胀
当二氧化碳溶解于原油中，使得原油体积增大，孔隙体积也增大，为油在孔隙介质中流动提供了有利条件;水驱开采后油层中的不可动残余油随二氧化碳溶解而膨胀，并被挤出孔道中，使残余油饱和度变小;膨胀的油滴将水挤出孔隙空间，使水湿系统形成一种排水而不是吸水过程，发生相渗透率转换，形成了一种在任何饱和度条件下都适合油流动的有利环境。[1]
1.3.2对原油粘度的影响
当溶解二氧化碳侯，原油粘度发生变化，表现为粘度大幅度降低。二氧化碳饱和后，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，粘度的降低和其对原油流度的影响在中粘和重油中是相當明显的。越低的粘度促使流体的流动性能更加优良，因此使得原油流动效率增大，进一步提升原油流动性。
1.3.3降低界面张力
通过改变液面张力进一步促使油水相对渗透率发生变化，当油相相对渗透率提高，水相相对渗透率降低，那么就会有更多的原油被采出。再稠油开采过程中，二氧化碳辅助蒸汽吞吐开采机理表现为：调整吸汽剖面、扩大蒸汽波及体积。
1.3.4多级混相驱油
二氧化碳注入地层后与地层原油通过多次接触，在一定的温度和压力下，二氧化碳与原油形成单一的混合物，达到混相驱油。此时界面张力最低，可动用油量最大，采收率可达 90%以上。在较低的压力下，二氧化碳与原油之间只存在部分混相;当压力较高（6.9～9.7MPa）、温度较高（>55℃）时，二氧化碳不断从原油中萃取低分子烃，形成二氧化碳-富气相，通过汽化作用使二氧化碳与原油的混相程度增大;在高压下（13.8～20.5MPa），二氧化碳的密度与原油密度接近，可迅速地汽化大量的原油，与原油形成完全混相。
二、注二氧化碳采收率影响因素分析
2.1注入相态不同的效果影响
在二氧化碳采油过程中，根据油品性质的不同，应采用不同的注入相态。对稀油油藏、热采稠油油藏及粘度相对低的冷采稠油油藏，一般采用液态的注入方式;为了防止对油层造成冷伤害，对于粘度相对较高的冷采稠油油藏，宜采用气态注入。对高凝油油藏，为了防止原油析蜡，造成地层堵塞，影响原油的开采效果，宜采用气态注入。注入相态的不同，进入地层后与原油的作用过程也不一样。气态二氧化碳注入地层后，二氧化碳在近井地带的原油中的溶解要经过欠饱和—>饱和—>过饱和的过程。
2.2注入方式的影响
气体采油的注入方式一般有两种：连续注入和交替注入（包括二氧化碳-气段塞及二氧化碳-水段塞）。连续注入即连续注入二氧化碳，直到达到设计的注入量为止;交替注入是指将二氧化碳和其它的气体或水按适当的比例采用小段塞交替注入地层，最佳的注入比在 1：2～1：3 之间。实验表明：交替注入效果较好，连续注入次之。这是因为，交替注入既能保证二氧化碳在原油中的充分溶解又能有效的控制指进，提高波及效率，达到既节省了二氧化碳的用量，又扩大了驱油半径的效果;连续注入由于气体的粘度低，易造成指进，气体不能在原油中充分溶解，降粘、膨胀效果差。采出相同的油所需要的二氧化碳量较大，经济效果不如前者
2.3注入参数的影响
（1）注入量
随着二氧化碳注入量的增加，采收率增大，但当注入量增大到一定程度，提高采收率的幅度变小，换油率降低。最佳的注入量一般为 0.15～0.20PV。在孔隙度、油层厚度及波及半径已知的情况下，就可确定二氧化碳吞吐的注入量。
（2）注入比
通过数值模拟计算，二氧化碳段塞与水交替注入，气水比一般控制在 1：2～1：3 之间。如果比值太大，易产生气窜，比值太小，水突破二氧化碳段塞。
（3）注入速度
二氧化碳驱油注入速度的选择与油藏特性和驱动类型有关。对于薄油层和均质油藏，为克服重力分异的影响，注入速度应较高;对非均质的正韵律油层，由于油层顶部的渗透率低，要求注气速度较低，利用重力分异使气体上升，达到很好的驱替效果。对于二氧化碳吞吐，二氧化碳的注入速度越快越好。注入速度影响到二氧化碳在油层中的运移和二氧化碳在油中的溶解。
（4）注入压力
注入压力是一个被动参数，一般受到油层吸液（气）能力的控制，油层渗透性差，压力高的井，注入压力较高;油层渗透性好，压力低的井，注入压力偏低。但注入压力一般应控制在低于地层破裂压力条件下施工，在此前提下注入压力越高，二氧化碳的溶解度越大，采油效果越好。
结论
经过简要分析研究得出二氧化碳驱油的共性机理主要有以下几个方面：1）使原油体积膨胀;2）降低原油粘度;3）多级混相驱油;4）降低界面张力。针对稠油二氧化碳辅助蒸汽吞吐，二氧化碳采油的个性机理表现为：调整吸汽剖面、扩大蒸汽波及体积;针对高凝油，二氧化碳的个性机理表现为：降低原油析蜡温度，使原油的可流动温度范围扩大。
参考文献：
[1]高惠敏，何应付，周锡生.注二氧化碳提高原油采收率技术[J].特种油气藏.2009，2（2）：6-13.
关键词：二氧化碳;采收率;作用机理;影响因素
一、二氧化碳采油机理
1.1 二氧化碳驱油
二氧化碳驱油包括混相驱和非混相驱。驱油机理是：降低原油的粘度;使原油体积膨胀;蒸发提取原油中间烃组分;降低界面张力;改变原油密度;降压形成溶解气驱。非混相主要是依靠在原油中的溶解，使原油体积膨胀和降低原油粘度实现驱油的。混相驱是在一定的地层压力和温度下，对原油中小分子烃的蒸发提取形成单一相流体过渡带，界面张力降到接近于零来实现对原油的驱替。
1.2二氧化碳吞吐
二氧化碳吞吐，就是把一定体积的二氧化碳注入到生产层内，然后关井一段时间，让注入的二氧化碳渗入到油层，然后重新开井生产。采油机理是：原油体积膨胀、粘度降低、二氧化碳对烃抽提以及改变岩石的相对渗透率。对于粘性重油，降低油的粘度，改进近井地带的流动性是十分重要的;对于轻油，汽化中间烃组分，使注入的二氧化碳与油藏流体在近混相的状态下完成吞吐;对于碳酸盐岩油藏，二氧化碳可使地层中的碳酸盐转变为碳酸氢盐，对地层有解堵作用。
1.3 二氧化碳采油作用机理分析
1.3.1注入二氧化碳使原油体积膨胀
当二氧化碳溶解于原油中，使得原油体积增大，孔隙体积也增大，为油在孔隙介质中流动提供了有利条件;水驱开采后油层中的不可动残余油随二氧化碳溶解而膨胀，并被挤出孔道中，使残余油饱和度变小;膨胀的油滴将水挤出孔隙空间，使水湿系统形成一种排水而不是吸水过程，发生相渗透率转换，形成了一种在任何饱和度条件下都适合油流动的有利环境。[1]
1.3.2对原油粘度的影响
当溶解二氧化碳侯，原油粘度发生变化，表现为粘度大幅度降低。二氧化碳饱和后，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，粘度的降低和其对原油流度的影响在中粘和重油中是相當明显的。越低的粘度促使流体的流动性能更加优良，因此使得原油流动效率增大，进一步提升原油流动性。
1.3.3降低界面张力
通过改变液面张力进一步促使油水相对渗透率发生变化，当油相相对渗透率提高，水相相对渗透率降低，那么就会有更多的原油被采出。再稠油开采过程中，二氧化碳辅助蒸汽吞吐开采机理表现为：调整吸汽剖面、扩大蒸汽波及体积。
1.3.4多级混相驱油
二氧化碳注入地层后与地层原油通过多次接触，在一定的温度和压力下，二氧化碳与原油形成单一的混合物，达到混相驱油。此时界面张力最低，可动用油量最大，采收率可达 90%以上。在较低的压力下，二氧化碳与原油之间只存在部分混相;当压力较高（6.9～9.7MPa）、温度较高（>55℃）时，二氧化碳不断从原油中萃取低分子烃，形成二氧化碳-富气相，通过汽化作用使二氧化碳与原油的混相程度增大;在高压下（13.8～20.5MPa），二氧化碳的密度与原油密度接近，可迅速地汽化大量的原油，与原油形成完全混相。
二、注二氧化碳采收率影响因素分析
2.1注入相态不同的效果影响
在二氧化碳采油过程中，根据油品性质的不同，应采用不同的注入相态。对稀油油藏、热采稠油油藏及粘度相对低的冷采稠油油藏，一般采用液态的注入方式;为了防止对油层造成冷伤害，对于粘度相对较高的冷采稠油油藏，宜采用气态注入。对高凝油油藏，为了防止原油析蜡，造成地层堵塞，影响原油的开采效果，宜采用气态注入。注入相态的不同，进入地层后与原油的作用过程也不一样。气态二氧化碳注入地层后，二氧化碳在近井地带的原油中的溶解要经过欠饱和—>饱和—>过饱和的过程。
2.2注入方式的影响
气体采油的注入方式一般有两种：连续注入和交替注入（包括二氧化碳-气段塞及二氧化碳-水段塞）。连续注入即连续注入二氧化碳，直到达到设计的注入量为止;交替注入是指将二氧化碳和其它的气体或水按适当的比例采用小段塞交替注入地层，最佳的注入比在 1：2～1：3 之间。实验表明：交替注入效果较好，连续注入次之。这是因为，交替注入既能保证二氧化碳在原油中的充分溶解又能有效的控制指进，提高波及效率，达到既节省了二氧化碳的用量，又扩大了驱油半径的效果;连续注入由于气体的粘度低，易造成指进，气体不能在原油中充分溶解，降粘、膨胀效果差。采出相同的油所需要的二氧化碳量较大，经济效果不如前者
2.3注入参数的影响
（1）注入量
随着二氧化碳注入量的增加，采收率增大，但当注入量增大到一定程度，提高采收率的幅度变小，换油率降低。最佳的注入量一般为 0.15～0.20PV。在孔隙度、油层厚度及波及半径已知的情况下，就可确定二氧化碳吞吐的注入量。
（2）注入比
通过数值模拟计算，二氧化碳段塞与水交替注入，气水比一般控制在 1：2～1：3 之间。如果比值太大，易产生气窜，比值太小，水突破二氧化碳段塞。
（3）注入速度
二氧化碳驱油注入速度的选择与油藏特性和驱动类型有关。对于薄油层和均质油藏，为克服重力分异的影响，注入速度应较高;对非均质的正韵律油层，由于油层顶部的渗透率低，要求注气速度较低，利用重力分异使气体上升，达到很好的驱替效果。对于二氧化碳吞吐，二氧化碳的注入速度越快越好。注入速度影响到二氧化碳在油层中的运移和二氧化碳在油中的溶解。
（4）注入压力
注入压力是一个被动参数，一般受到油层吸液（气）能力的控制，油层渗透性差，压力高的井，注入压力较高;油层渗透性好，压力低的井，注入压力偏低。但注入压力一般应控制在低于地层破裂压力条件下施工，在此前提下注入压力越高，二氧化碳的溶解度越大，采油效果越好。
结论
经过简要分析研究得出二氧化碳驱油的共性机理主要有以下几个方面：1）使原油体积膨胀;2）降低原油粘度;3）多级混相驱油;4）降低界面张力。针对稠油二氧化碳辅助蒸汽吞吐，二氧化碳采油的个性机理表现为：调整吸汽剖面、扩大蒸汽波及体积;针对高凝油，二氧化碳的个性机理表现为：降低原油析蜡温度，使原油的可流动温度范围扩大。
参考文献：
[1]高惠敏，何应付，周锡生.注二氧化碳提高原油采收率技术[J].特种油气藏.2009，2（2）：6-13.