二氧化碳驅(qū)油技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展

鄭洲，馬靜，李根，齊夢(哈爾濱石油學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150000)

0 引言

目前我國石油資源在開采中出現(xiàn)開采困難等問題，為了保證開采效果，很多油田都在積極進行技術(shù)升級。二氧化碳驅(qū)油技術(shù)就是一種應(yīng)用較為普遍的油藏開采技術(shù)，在未來油田開發(fā)中具有較高的應(yīng)用價值。

1 二氧化碳驅(qū)油技術(shù)現(xiàn)狀

二氧化碳驅(qū)油技術(shù)在國外已應(yīng)用多年，已經(jīng)形成較為成熟的采油技術(shù)。二氧化碳驅(qū)油使得油田的采收率得到較高的保障，也是對油田儲量進行有效動用的技術(shù)內(nèi)容之一。從20世紀(jì)90年代，我國開始對二氧化碳驅(qū)油技術(shù)進行研發(fā)和試應(yīng)用過程。勝利油田從2008年開始在不同的低滲油藏進行了二氧化碳驅(qū)礦場的試驗，二氧化碳總注入量達到41萬噸，其中某油藏注入32萬噸二氧化碳，換油率達到0.27，采出程度達到15.7%，采收率超過了25%。與傳統(tǒng)的油氣開發(fā)技術(shù)相比較，二氧化碳驅(qū)油過程對于設(shè)備要求以及安全防護等要求更高。因此，通過對二氧化碳驅(qū)油過程進行成本核算，總體成本高于普通油氣開發(fā)成本。

除此之外，還有回收回注相關(guān)設(shè)備以及回注回收產(chǎn)生的安全風(fēng)險，嚴(yán)重的還可能誘發(fā)地震等安全后果非常嚴(yán)重的事故。對環(huán)境的安全風(fēng)險主要體現(xiàn)在二氧化碳泄漏的風(fēng)險。如果二氧化碳泄漏就會對周邊的土壤造成破壞，導(dǎo)致土壤的生態(tài)平衡出現(xiàn)問題，還可能對地下水產(chǎn)生一定的危害。另外，我國本身缺乏較為完善的全流程監(jiān)管體系，無法將規(guī)?；趸简?qū)油的全部環(huán)節(jié)覆蓋監(jiān)管，使得安全風(fēng)險問題較為嚴(yán)重；加之缺乏政策上的相關(guān)規(guī)定，也沒有形成相應(yīng)的法律保障；且對于整個流程各環(huán)節(jié)上的穩(wěn)定運行缺乏成熟的經(jīng)驗等等，使得該技術(shù)的推進不能得到有效保障[1]。

2 二氧化碳驅(qū)油發(fā)展?jié)摿?/h2>

結(jié)合國內(nèi)外二氧化碳驅(qū)油技術(shù)的現(xiàn)實情況可以得知，二氧化碳驅(qū)油是當(dāng)前低滲油藏開采過程中效率較高的油田開發(fā)模式。該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)單一油井常規(guī)技術(shù)的2倍產(chǎn)量，采收率能夠超過10%以上。當(dāng)前低滲油藏的二氧化碳驅(qū)油技術(shù)的有效推廣對我國油氣勘探開發(fā)、實施可持續(xù)發(fā)展具有現(xiàn)實意義，對我國的資源開發(fā)和能源保障工作有著積極的幫助作用[2]。

當(dāng)前我國的二氧化碳驅(qū)油技術(shù)主要應(yīng)用在低滲油藏油田的開發(fā)過程中，該技術(shù)能夠提高低滲油藏的采收率，并且對特別低滲油藏的開采也有著積極的意義。通過對我國已探明的低滲油藏儲量可知，我國低滲透石油儲量豐富，已探明儲量達150億噸。通過對低滲油藏的延伸研究可以發(fā)現(xiàn)，二氧化碳驅(qū)油保守估計產(chǎn)量大約為48億噸，最大值能夠達到100億噸。按照增油率公式計算，最多可以增加產(chǎn)量高達40億噸。當(dāng)前我國正在推進實施“一帶一路”倡議，涉及的各個國家的油氣儲量豐富，可達2 000億噸，其中已探明的能夠進行開發(fā)的石油儲量可達300多億噸，分別占全球儲量的66%和30%，相關(guān)天然氣的儲量也同樣占據(jù)了全球的65%和46%。經(jīng)測算，在“一帶一路”倡議中，綜合權(quán)益油氣量可達5 000億噸和200億立方米。由此可見，為了迎接這個龐大的市場，我國需要在二氧化碳驅(qū)油技術(shù)上繼續(xù)投入更多的力量，力求能適應(yīng)這種巨大的挑戰(zhàn)[3]。

3 二氧化碳驅(qū)油技術(shù)的研究方向

經(jīng)過幾十年對二氧化碳驅(qū)油技術(shù)的研究以及發(fā)展，當(dāng)前我國的二氧化碳驅(qū)油技術(shù)已經(jīng)能夠在大多數(shù)情況滿足試驗要求。隨著二氧化碳驅(qū)油試驗規(guī)模的逐漸擴大，其中隱含的問題也逐漸浮現(xiàn)出來。

3.1 注汽井油管和套管的脆斷

當(dāng)前我國的不少二氧化碳驅(qū)油試驗設(shè)備上都出現(xiàn)了不同程度的套管脆斷現(xiàn)象，這使得注汽井的功能失效，無法完成整個驅(qū)油流程。經(jīng)對套管脆斷現(xiàn)象進行多種方法、多種角度的測試和分析之后，總結(jié)出產(chǎn)生脆斷的原因是：在二氧化碳低溫注入的過程中，套管和油管因低溫呈現(xiàn)出脆性，因為套管的內(nèi)部應(yīng)力較為集中，發(fā)生了脆裂的情況。通過對脆裂位置的金屬分析可以發(fā)現(xiàn)，斷裂是因為H2S引發(fā)的應(yīng)力腐蝕造成的。但這只是普遍的一種研究結(jié)果，并沒有形成定論，因此對于脆斷形成的原因還有待進一步研究。

3.2 老井古井水泥的失效

當(dāng)前我國的二氧化碳驅(qū)油試驗井多為在采油井或者注水井進行改造后的驅(qū)油系統(tǒng)。因原井沒有考慮到二氧化碳帶來的相關(guān)影響，因此導(dǎo)致了二氧化碳和原井中的化學(xué)元素產(chǎn)生了化學(xué)反應(yīng)。這種反應(yīng)破壞了原井的力學(xué)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致井內(nèi)的主要水泥結(jié)構(gòu)的抗壓性遭到了破壞，滲透率快速提升。結(jié)果就是二氧化碳不能夠有效聚積，進入了其他層位。針對這種情況應(yīng)當(dāng)停止注入二氧化碳，檢查水泥力學(xué)特性的失效情況，防止出現(xiàn)安全事故[4]。

3.3 分層注氣工藝

當(dāng)前我國二氧化碳驅(qū)油注汽井大多采用籠統(tǒng)注氣的方式實現(xiàn)注氣，為保障二氧化碳因為儲層的不均勻出現(xiàn)無法聚集竄氣的情況，要在注氣的過程中采用分層注氣的方式。但因為二氧化碳的特殊性質(zhì)，當(dāng)前采用的流量計無法滿足二氧化碳的測試環(huán)境，因此需要研發(fā)適合我國油田情況的流量計進行改善。

3.4 采油工作制度的優(yōu)化

采油井的工作制度是采油技術(shù)之外出現(xiàn)的新問題。當(dāng)前有較多的油田研究工作者對于采油井的工作制度提出了不同的見解。在對二氧化碳驅(qū)油過程中的油氣產(chǎn)量進行跟蹤分析后發(fā)現(xiàn)，二氧化碳驅(qū)油技術(shù)的油氣產(chǎn)量與低滲油藏和高滲油藏沒有直接的聯(lián)系，油氣產(chǎn)量有周期性變化的趨勢，因此對采油井工作制度的研究仍是較為重要的課題[5]。

4 發(fā)展建議

對于我國的氣驅(qū)油研究來說，總體比其他工業(yè)行業(yè)的研究要早，但受限于氣藏以及相關(guān)配套設(shè)施的阻礙，這項工作的實際研究成果并不顯著。通過近年來針對二氧化碳驅(qū)油的研究和應(yīng)用，該技術(shù)被證明不僅符合我國的油氣井采集狀況，而且已經(jīng)有了應(yīng)用程度較高的研究成果，是一項比較成熟的自主研發(fā)技術(shù)，已經(jīng)具備可以進行大規(guī)模推廣應(yīng)用的階段。目前在大規(guī)模推廣二氧化碳驅(qū)油技術(shù)之前仍然亟待解決的問題如下：

我國陸相沉積油藏的地質(zhì)情況較差，不僅砂體連續(xù)性差而且儲量的品相不高，混相壓力不好控制，這導(dǎo)致在注氣的過程中氣竄現(xiàn)象較為嚴(yán)重，因此需要進一步解決這些問題；我國的注氣試驗規(guī)模類型仍然不夠豐富，對注氣的規(guī)律掌握仍然不夠全面，應(yīng)當(dāng)進一步尋找科學(xué)的適應(yīng)性以及加強試驗；相關(guān)配套措施和設(shè)備仍然不完善，例如：動態(tài)監(jiān)測技術(shù)等需要進一步研究和測試；要進行規(guī)?；亩趸简?qū)油需要較為穩(wěn)定的氣源，我國的氣源供應(yīng)仍然缺乏穩(wěn)定性；與二氧化碳驅(qū)油技術(shù)相關(guān)的法律法規(guī)仍然不健全。

針對這些情況，提出以下解決措施：

(1)推動注氣技術(shù)的發(fā)展與行業(yè)認(rèn)識，通過大型企業(yè)開展注氣技術(shù)的應(yīng)用，以實現(xiàn)較強的帶頭作用，帶動各類型企業(yè)進行試驗以及小規(guī)模應(yīng)用；

(3)應(yīng)當(dāng)進行不同氣驅(qū)技術(shù)的理論結(jié)合實際的研究，找到適用于各類不同油藏的驅(qū)油方案，完善如二氧化碳驅(qū)油技術(shù)并在工業(yè)領(lǐng)域大力推動試驗和應(yīng)用。

(4)應(yīng)盡快建立健全關(guān)于氣驅(qū)相關(guān)技術(shù)的立法工作，從政策上給予這類能夠有效提高我國能源產(chǎn)量的技術(shù)以政策上的保證以及法律上約束，促進我國油氣行業(yè)的健康發(fā)展。

5 結(jié)語

綜上所述，未來二氧化碳驅(qū)油技術(shù)還會在設(shè)備與管理制度不斷完善的基礎(chǔ)上得到進一步發(fā)展，尤其在防腐裝置與二氧化碳封存技術(shù)方面還有較大的發(fā)展空間，會給我國未來的油田生產(chǎn)提供更加優(yōu)良的技術(shù)支持。