注二氧化碳與氮氣提高石油采收率技術(shù)的對比研究與應(yīng)用

摘要：本文描述了我國提高采收率的發(fā)展現(xiàn)狀，以及適合注CO2與N2的篩選標(biāo)準(zhǔn)。討論了注CO2提高油氣藏采收率的機理，并對注CO2與注N2提高采收率兩者做了比較。評價了不同注入CO2與N2的驅(qū)替效果，結(jié)果表明：中輕質(zhì)油藏適合注CO2驅(qū)油，而埋藏較深的，重力驅(qū)氣頂油藏和凝析氣藏適合注N2。

關(guān)鍵詞：采收率 發(fā)展 現(xiàn)狀 CO2驅(qū) N2驅(qū) 混相驅(qū) 非混相驅(qū)

1 我國提高采收率的發(fā)展現(xiàn)狀

針對我國大多數(shù)油田是陸相沉積的特點，在石油行業(yè)大力發(fā)展提高石油采收率技術(shù)，特別是目前比較成熟的化學(xué)驅(qū)取得了飛速發(fā)展。如聚合物驅(qū)油已形成完整的配套技術(shù)，并已在大慶、勝利等大油田工業(yè)性推廣；復(fù)合驅(qū)油技術(shù)獲得重大突破，先導(dǎo)性試驗獲得成功。同時也暴露出一些生產(chǎn)實際問題，為今后技術(shù)的發(fā)展提出了新的研究課題。

在微生物采油技術(shù)方面，開展了多項工作：微生物地下發(fā)酵提高采收率研究，生物表面活性劑的研究，生物聚合物提高采收率的研究。注水油層微生物活動規(guī)律及其控制的研究。目前遼河油田、勝利油田、新疆油田等油田均在開展室內(nèi)研究與應(yīng)用。

氣體混相驅(qū)研究相對較晚，與國外相比還有很大差距。隨著西部油田的開發(fā)，安塞世界級氣田的發(fā)現(xiàn)，長慶注氣混相驅(qū)和非混相驅(qū)被列入國家重點攻關(guān)項目。吐哈油區(qū)的葡北油田注烴混相驅(qū)礦場試驗得以啟動，大大推動了我國混相驅(qū)提高采收率技術(shù)的快速發(fā)展。

總體上來看，世界范圍內(nèi)的EOR工程在20世紀(jì)80年代處于高峰期，而后略有下降，90年代末又稍有回升。進入21世紀(jì)，EOR工程的數(shù)量仍大幅度減少。但隨著勘探費用上漲、勘探難度加大以及目前高油價的形勢，

終將再一次刺激EOR工程數(shù)量的增加和技術(shù)研究的熱潮。

2 適合注CO2與N2的篩選標(biāo)準(zhǔn)

很多文獻中已經(jīng)給出了CO2和N2的篩選標(biāo)準(zhǔn)見表（1）、表（2）。

表1，表2的適用性雖然很廣泛，但是僅僅表明了油氣藏是否適合注CO2進行驅(qū)替，沒有考慮適合CO2混相驅(qū)的油藏必須盡快達到混相壓力。CO2所需最小混相壓力要比N2，煙道氣，天然氣的混相壓力小，由于這種壓力限制，所以CO2混相驅(qū)對淺層有較好的開發(fā)效果?；煜鄩毫﹄S著油藏深增大而增大，當(dāng)原油密度大于0.9218g/m3時則不適用于CO2混相驅(qū)，從表中還可以看出當(dāng)原油密度小于0.8251g/m3，埋藏深度小于762m時也不適合CO2混相驅(qū)。除此之外油藏的非均質(zhì)性也是影響CO2驅(qū)替的原因。

3 注CO2提高采收率的機理（表3）

4 注CO2與注N2提高采收率比較

N2與CO2在油藏條件下的性質(zhì)截然不同，當(dāng)壓力大于27.5MPa時，會隨溫度的增加而增加，當(dāng)壓力繼續(xù)增大至41MPa時其粘度又隨溫度的增大而減小。而CO2不同，其在任何情況下粘度都隨溫度的增加而減小。在油藏條件下，CO2比N2的粘度要大因此其驅(qū)油效率也大，而在相同油藏條件下N2粘度小于天然氣，因此可以用開采凝析氣藏和重力驅(qū)氣頂油藏。N2在原油中的溶解度小于CO2，其體積膨脹系數(shù)自然要比CO2小，所以在同樣條件下自然選擇CO2作為驅(qū)替介質(zhì)要比N2好，同時由于N2驅(qū)只適用于密度小于0.850的輕油（8），N2需要的混相壓力較高，再加上N2來源廣，價格便宜，因此推薦在重力驅(qū)氣頂油藏和凝析氣藏中使用N2驅(qū)。

由于CO2能夠提取C5～C30范圍內(nèi)更重的組份，這就意味著CO2能夠與幾乎沒有C2～C6組份的原油達成混相。因而這種方法可以應(yīng)用于很多油田，CO2驅(qū)通常要求原油相對密度在0.99042以上，混相壓力在10.34MPa以上，這與N2驅(qū)相比之下它的應(yīng)用范圍將會更加廣泛。CO2溶于原油其可以降粘，可使原油體積膨脹，可生成碳酸，這些性質(zhì)都對驅(qū)替原油有更好的效果，另外他可使接觸地區(qū)內(nèi)的原油飽和度減小至約為孔隙體積的5%，在有些油藏條件下，CO2的密度接近于原油并逼近于水。這就極大限度的把石油中的較重組份（C30的烴）占優(yōu)勢的影響減小至最小限度。另外，由于CO2的粘度是甲烷的2～4倍，因此它可以改善關(guān)于烴混相法的波及系數(shù)。

5 結(jié)論

對于埋藏較深的油藏，注N2是最佳選擇，由于 N2的最小混相壓力太高，所以中等深度油藏不適合，而由于N2的密度，粘度均較小所以在重力驅(qū)氣頂油藏和凝析氣藏適合注N2。中輕質(zhì)油藏適合注CO2，從以往的經(jīng)驗來看CO2混相驅(qū)油藏，其最小含有飽和度不得小于體積的20%孔隙，為了改善非均質(zhì)性帶來的影響，在注驅(qū)前要查閱能夠反映油井注水歷史，測井，試井等資料，從經(jīng)濟方面考慮，我國現(xiàn)今CO2氣田比較少，所使用的大部分CO2來源于商業(yè)氣，所以小型油藏進行注CO2驅(qū)替是比較理想的選擇。

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