注CO2提高致密氣藏采收率機理及其影響因素研究

郭帥

摘要：在地層中注入CO能夠有效恢復(fù)地層壓力，盡量避免因為地層壓力損失而導(dǎo)致下沉或者水浸的現(xiàn)象。在油田生產(chǎn)開采過程中通過實施CO驅(qū)氣，能夠得到較好的流動比，而且還能夠充分保證驅(qū)替前緣的穩(wěn)定性，與此同時，在重力分異作用的影響下，能夠有效提升高致密氣層的開采效率。CO具有較高的注入性以及溶解性，而且整體回收效率也相對較高，因此可以極大的提升EDR的有效性。

關(guān)鍵詞：采收率;注二氧化碳;致密氣藏;影響因素

引言

目前在國際上并沒有針對致密氣實施統(tǒng)一的標準，各個國家在實際生產(chǎn)開采過程中，根據(jù)不同生產(chǎn)開采時期以及致密氣資源的實際狀況、經(jīng)濟技術(shù)條件等各種情況來制定出本國的標準，隨著目前對致密氣認識的不斷加深，相關(guān)的概念也在不斷的改進過程中。在我國，通常情況下都是按照儲層的物性來對氣藏進行明確分類，通常情況下，都會將滲透率小于0.1×10μm的氣藏定義為致密氣藏。

與常規(guī)氣藏相比較，致密氣藏同時具備了達西流以及非達西流的滲流特征，而且其還具有一定的啟動壓力梯度，非均質(zhì)性也相對較強，在實際開采過程中產(chǎn)能的差異性也比較大;整個地層中的彈性能量相對較小，壓力下降非常明顯，由此就導(dǎo)致在開采過程中會出現(xiàn)明顯的產(chǎn)量遞減。

1 注二氧化碳提高致密氣藏采收率機理

針對一些廢棄的氣體向其中注入二氧化碳能夠有效提升氣田的掃氣效率，也能有效促進油氣從地層壓力恢復(fù)，在此基礎(chǔ)上，就能充分調(diào)動油氣從未開采儲量。在實際針對甲烷進行驅(qū)替的過程中，二氧化碳在氣態(tài)、液態(tài)或者超臨界狀態(tài)下都能夠充分發(fā)揮出其作用。即使在二氧化碳突破的狀態(tài)下仍然能夠獲得很好的甲烷采收率。

1.1篩濾置換作用

二氧化碳分子的分子分布形式呈現(xiàn)出直線型狀態(tài)，其分子直徑要遠遠小于甲烷，因此其完全能夠進入非常小的微孔隙中，但是甲烷卻不能進入，二氧化碳的這種現(xiàn)象就被稱為是篩濾置換作用[1]。

1.2競爭吸附置換作用

在向儲層中注入二氧化碳后，可以有效的提升甲烷的解析以及擴散速率，再注入二氧化碳后，會導(dǎo)致其滲流速度不斷增加，從而導(dǎo)致甲烷的分壓出現(xiàn)非常明顯的下降，這樣就能夠有效促進甲烷實現(xiàn)解析和擴散;當氣體進入巖層中后，兩者之間產(chǎn)生的相互作用力主要是由倫敦色散力以及德邦主導(dǎo)力來共同構(gòu)成，因此就會形成吸附勢。隨著氣體分子電離勢以極化率的不斷提升，氣體分子與分子之間的作用力會不斷增強，如此就會導(dǎo)致其吸附勢逐漸增加。通常情況下二氧化碳的電離勢以及極化率要遠遠超過甲烷，從而使得二氧化碳實際的吸附勢也遠遠超過甲烷。針對儲集層注入二氧化碳氣體后，就能夠充分發(fā)揮出二氧化碳的競爭吸附置換作用，同時的在地層巖石為孔隙中存留的甲烷氣體能夠被二氧化碳置換出來。

2.注二氧化碳提升致密氣藏采收率影響因素

在氣層中注入二氧化碳是一項能夠?qū)崿F(xiàn)雙贏的技術(shù)，其不僅能夠?qū)獠刂写罅康臍埓鏆怏w置換出來，而且也可以在地層中埋藏大量的二氧化碳氣體，有效緩解了溫室效應(yīng)。通過發(fā)展氣體來提升采收率的開發(fā)方案在實際實施過程中會受到很多因素影響，在實際操作過程中操作參數(shù)的差異、氣體注入壓力、二氧化碳氣體注入段長、生產(chǎn)井壓力等各種因素都會對殘存氣的采收率造成一定的影響。

2.1二氧化碳的來源

燃料在燃燒過程中會產(chǎn)生大量的二氧化碳氣體，當二氧化碳氣體聚集到一定程度的時候就會導(dǎo)致出現(xiàn)氣候變暖以及海水酸化等環(huán)境問題。如果能夠?qū)⒍趸細怏w從產(chǎn)生源頭進行有效收集并儲存在特定的設(shè)備中，這樣就能夠有效緩解溫室效應(yīng)的產(chǎn)生。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，2007年全世界范圍內(nèi)通過化石燃料燃燒產(chǎn)生的二氧化碳氣體總量已經(jīng)超過了290億t。而在電力行業(yè)的生產(chǎn)過程中排放的二氧化碳氣體占到了絕大多數(shù)的比例[2]。

2.2注入壓力和注入時機

在超過地層壓力的條件下向氣層中注入二氧化碳氣體，不僅能夠有效提升二氧化碳在地層中的埋存量，但是也會導(dǎo)致存氣生產(chǎn)量減少。在早期油氣藏開發(fā)過程中，實施二氧化碳注入提升甲烷采收率的方案整體效果并不明顯，但是，在實際注入二氧化碳氣體的過程中，當二氧化碳氣體進入生產(chǎn)之前，會使得甲烷的采出量明顯增加，同時也能夠使二氧化碳氣體在氣場中的保存量得到有效改善。在常規(guī)衰竭的情況下，甲烷采儲量要遠遠超過早期注二氧化碳甲烷的產(chǎn)出量。但實際采集作業(yè)過程中，讓其達到采氣的經(jīng)濟極限，之后再利用做二氧化碳氣體注入方案，能夠要提升甲烷的采收率。

2.3注氣速度

在具體實施注二氧化碳提升采收率方案的過程中，二氧化碳的注入速度以及總體的注入量會對甲烷的采收率產(chǎn)生較大的影響。如果在實際中二氧化碳的過程中，注入速度越快，采收率也會不斷升高，但是，最終產(chǎn)出的氣體會出現(xiàn)非常嚴重的多氣體混合現(xiàn)象。在實際注氣作業(yè)過程中，當二氧化碳平均的注入速度達到甲烷產(chǎn)出速度的15%時候，就能夠額外的提升產(chǎn)出氣體采收率8%左右。此外，針對產(chǎn)出的氣體，還可以將其中的二氧化碳分離出來，再進行采氣回注。隨著氣藏規(guī)模的不斷擴大，，二氧化碳的埋存量也會不斷增加，但是二氧化碳注入的速度會對及埋存造成一定的影響。

3.結(jié)論

（1）針對氣藏地質(zhì)構(gòu)造的低點合理的注入二氧化碳，就能夠有效提升地質(zhì)構(gòu)造高點的天然氣產(chǎn)量。由于會受到重力分異作用的影響，因此再注入二氧化碳后，氣體首先會將氣藏底部的天然氣置換出來，這樣就能夠有效避免在注入二氧化碳過程中出現(xiàn)上突的現(xiàn)象，而且也能夠?qū)怏w的混合有效的限制。

（2）選擇與生產(chǎn)近距離較遠的地方，在超過地層壓力的條件下注入二氧化碳氣體，雖然可能會因為地層的滲透率以及氣藏的非均質(zhì)性影響會導(dǎo)致出現(xiàn)二氧化碳突破現(xiàn)象，但是能夠有效恢復(fù)地層壓力。

參考文獻：

[1]史云清，賈英，嚴謹，鄭榮臣.大牛地致密低滲氣藏注CO_2選區(qū)及數(shù)值模擬研究[A].中國石油學(xué)會天然氣專業(yè)委員會、四川省石油學(xué)會.2016年全國天然氣學(xué)術(shù)年會論文集[C].中國石油學(xué)會天然氣專業(yè)委員會、四川省石油學(xué)會：，2016：13.

[2]賈英，史云清，嚴謹，黃磊，孫雷.基于臨界參數(shù)改進的超臨界CO_2-凝析氣體系觀測及評價方法[A].中國石油學(xué)會天然氣專業(yè)委員會、四川省石油學(xué)會、浙江省石油學(xué)會.2017年全國天然氣學(xué)術(shù)年會論文集[C].中國石油學(xué)會天然氣專業(yè)委員會、四川省石油學(xué)會、浙江省石油學(xué)會：，2017：13.