二氧化碳驅(qū)油技術(shù)在三次采油工藝中的應(yīng)用

李萌，鄭洲，劉麗穎，張大為，馬靜(哈爾濱石油學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150000)

0 引言

二氧化碳驅(qū)油技術(shù)是利用二氧化碳?xì)怏w注入后產(chǎn)生的壓力差對(duì)地層中的原油進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，使之流動(dòng)性更強(qiáng)，更容易采收的一種新型采油技術(shù)。在未來，二氧化碳驅(qū)油技術(shù)將于二氧化碳捕捉與傳輸技術(shù)聯(lián)動(dòng)形成一整條綠色、可持續(xù)的二氧化碳產(chǎn)業(yè)鏈，為我國環(huán)保及石油開采事業(yè)發(fā)展提供雙向驅(qū)動(dòng)。

1 三次采油工藝技術(shù)措施概述

隨著油田的深入開發(fā)，為了提高產(chǎn)油率，應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)的措施手段來改善產(chǎn)油量，而影響產(chǎn)油量的辦法從概念上講是提高采收率，提高采收率較為常見的辦法是三次采油技術(shù)。

在三次采油的優(yōu)化過程中，綜合運(yùn)用各類提高采收率的辦法。如常見的對(duì)注入聚合物的黏度進(jìn)行調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)聚合物在油層中的總量體積，以此來實(shí)現(xiàn)采收率的提高，最終使得產(chǎn)油量有明顯上升。除此之外，還可以通過三元復(fù)合驅(qū)油進(jìn)行采收率的提高。這種方法通過活性劑，聚合物以及堿類溶劑注入到油層中，實(shí)現(xiàn)了驅(qū)油的原理。除了以上兩種較容易實(shí)現(xiàn)的技術(shù)，當(dāng)前采用較多的技術(shù)還有二氧化碳驅(qū)油技術(shù)和泡沫驅(qū)油技術(shù)。二氧化碳驅(qū)油技術(shù)的主要原理是通過氣體的膨脹性質(zhì)，在膨脹的過程中將油滴攜帶出來，實(shí)現(xiàn)了驅(qū)油效果。發(fā)泡驅(qū)油也是一種常見的驅(qū)油技術(shù)，該技術(shù)通過將發(fā)泡劑注入油層，使其與地下水發(fā)生反應(yīng)形成較為豐富的氣泡，通過其在油井筒中的對(duì)流實(shí)現(xiàn)攜帶油滴的抬升，最終實(shí)現(xiàn)驅(qū)油效果。在對(duì)上述所有的技術(shù)進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)，二氧化碳驅(qū)油技術(shù)的驅(qū)油效果最佳。而在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，二氧化碳驅(qū)油技術(shù)也因?yàn)槠漭^高的采收率成為了三次采油的重點(diǎn)技術(shù)。相比較注水開發(fā)技術(shù)而言二氧化碳驅(qū)油技術(shù)的產(chǎn)量增加非常明顯。從驅(qū)油類型上分析，二氧化碳驅(qū)油技術(shù)屬于氣相驅(qū)油技術(shù)的一個(gè)分支，因?yàn)槎趸嫉奶厥庑再|(zhì)，使其與原油接觸的過程中能夠表現(xiàn)出較強(qiáng)的溶解性，通過二氧化碳在原油中的溶解以及二氧化碳良好的降粘性能，最終使得采收率大大提高。

2 二氧化碳驅(qū)油工藝技術(shù)措施

通過跟蹤某油田的二氧化碳驅(qū)油試驗(yàn)過程，發(fā)現(xiàn)其驅(qū)油效果較高，不僅提高了采收率，而且在較短的時(shí)間完成了既定任務(wù)?？傮w來說，二氧化碳具備較好的驅(qū)油功能，并且對(duì)環(huán)境要素的要求不高，具備較好的適應(yīng)性。二氧化碳驅(qū)油對(duì)油田開發(fā)的過程沒有特別的條件要求，油田前中后期都能夠?qū)嵤┒趸简?qū)油技術(shù)，能夠保障油田在全過程中保持較高的驅(qū)油狀態(tài)。二氧化碳驅(qū)油不會(huì)產(chǎn)生較多的負(fù)面因素，不會(huì)對(duì)油層進(jìn)行破壞，適合長期開展三次采油的應(yīng)用技術(shù)。

2.1 二氧化碳驅(qū)油的機(jī)理

二氧化碳進(jìn)行驅(qū)油的過程中，原油體積會(huì)因?yàn)槎趸嫉淖饔卯a(chǎn)生體積的膨脹效果，這會(huì)使得原油在地質(zhì)結(jié)構(gòu)的孔隙中流動(dòng)，提高采油效率。前期的水驅(qū)技術(shù)所殘留的原油能夠在進(jìn)行驅(qū)油過程中被二氧化碳帶動(dòng)，使其具備較好的流動(dòng)性，二氧化碳還使得原油的黏度降低，促進(jìn)原油流動(dòng)，二氧化碳注入數(shù)量越大，原油的黏度越低，流動(dòng)性越高，對(duì)原油開采提供了巨大的幫助。

二氧化碳驅(qū)油能夠較大幅度的提高原油的生產(chǎn)量，究其原因是二氧化碳的作用下原油的流動(dòng)性增強(qiáng)，采收率提高所導(dǎo)致的。要注意二氧化碳驅(qū)油使得其分子具備擴(kuò)散效果，要使得擴(kuò)散效果足夠時(shí)才能讓二氧化碳注入原油，實(shí)現(xiàn)驅(qū)替的效果。與此同時(shí)二氧化碳能夠降低原油的張力，使其流動(dòng)能力增強(qiáng)。原油中的二氧化碳具備溶解氣驅(qū)油的效果，二氧化碳能夠提高原油的滲透能力，在注入二氧化碳的過程中，會(huì)形成碳酸，使得巖石孔中的堵塞物被碳酸溶解達(dá)到疏通空隙的作用，促進(jìn)了原油的流動(dòng)，提高了原油的開采能力，增加了產(chǎn)量。

2.2 二氧化碳驅(qū)油的效果評(píng)價(jià)

通過二氧化碳進(jìn)行驅(qū)油，通過在某個(gè)油井進(jìn)行試驗(yàn)跟蹤，結(jié)果是該油田在改用二氧化碳驅(qū)油后實(shí)現(xiàn)了較高的驅(qū)油效果。通過水汽交換注入二氧化碳來提高產(chǎn)量。二氧化碳在該油田的油層中驅(qū)油效果實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的提升，通過跟蹤驅(qū)油過程，記錄其原油的黏度在采用二氧化碳驅(qū)油后降低了35%，原油的體積在注入二氧化碳后增加了3個(gè)百分點(diǎn)。

二氧化碳注入原油后，其黏度得到了有效降低。通過監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)原油的輕組分增加，對(duì)原油的開采有著非常好的促進(jìn)作用。同時(shí)，原油產(chǎn)量得到了較高提升，且有效降低得了含水量，使該油田處于較為高效的開采狀態(tài)。項(xiàng)目通過室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)定量研究JL油田巖心樣品的孔隙、吼道、半徑的大小及分布范圍。通過核磁共振技術(shù)，測(cè)定低滲油藏儲(chǔ)層巖石樣品物性參數(shù)，分析儲(chǔ)層流體性質(zhì)，獲取流體物性參數(shù)。對(duì)水驅(qū)、二氧化碳非混相驅(qū)、二氧化碳混相驅(qū)的核磁滲流機(jī)理進(jìn)行定量表征，分析水驅(qū)、二氧化碳非混相驅(qū)和二氧化碳混相驅(qū)對(duì)低滲透油藏巖心樣品采收率及可動(dòng)流體分布的影響。試驗(yàn)區(qū)前期為衰竭開發(fā)，地層能量虧空嚴(yán)重，加之油藏低孔特低滲的特點(diǎn)，從注氣到見效時(shí)間相對(duì)較長。注氣12個(gè)月后受益井開始見效，隨著注入井?dāng)?shù)、注入量的增加以及注入時(shí)間的推移，見效井?dāng)?shù)陸續(xù)增加。平均單井日產(chǎn)液上升至1.12 m3，平均單井日產(chǎn)油上升至0.32 t，綜合含水率穩(wěn)定在65%左右，地層壓力由注氣前3.49 MPa恢復(fù)至8.54 MPa，壓力保持水平由30%提高至65%，如圖1所示。延長特低滲透油藏注入二氧化碳能有效快速補(bǔ)充地層能量。注氣區(qū)塊產(chǎn)量遞減率較衰竭開采下降了12.67%，預(yù)計(jì)比水驅(qū)提高采收率8%以上，注二氧化碳驅(qū)是提高特低滲油藏采收率的有效手段[1]。

圖1 試驗(yàn)區(qū)二氧化碳驅(qū)油操作的壓力保持情況圖

2.3 二氧化碳驅(qū)油工藝技術(shù)存在的問題

二氧化碳驅(qū)油的主要問題是當(dāng)驅(qū)油環(huán)境的壓力發(fā)生變化，或者溫度發(fā)生變動(dòng)，二氧化碳的濃度會(huì)隨之降低。這使得原油的重組分出現(xiàn)結(jié)晶情況，引發(fā)油井結(jié)蠟。這會(huì)讓油井的相關(guān)設(shè)備處于腐蝕環(huán)境。這也是二氧化碳驅(qū)油為什么需要較好的防腐措施的重要原因[2]。

2.4 二氧化碳采油工藝

二氧化碳驅(qū)油本身也會(huì)因?yàn)橛绊懸蛩氐淖儎?dòng)產(chǎn)生產(chǎn)量的變化。例如氣態(tài)二氧化碳吞吐采油技術(shù)，該技術(shù)通過將液態(tài)二氧化碳加壓注入原油，通過氣體狀態(tài)進(jìn)行吞吐采油。氣態(tài)二氧化碳注入過程要注意注入速度，注入后要燜井10 d以上才能進(jìn)行采油作業(yè)。因?yàn)檫@個(gè)時(shí)段的原油狀態(tài)最好，采收率最高。

2.5 二氧化碳驅(qū)油工藝技術(shù)的發(fā)展前景

二氧化碳驅(qū)油是當(dāng)前三次采油的重點(diǎn)代表技術(shù)，隨著二氧化碳驅(qū)油技術(shù)的不斷完善，這種技術(shù)會(huì)有較大的發(fā)展空間。因?yàn)槎趸极@得容易，采油轉(zhuǎn)換率高，該技術(shù)在原油生產(chǎn)行業(yè)有著廣闊的前景。特別是對(duì)低滲透率和超低滲透率的油田，該技術(shù)的應(yīng)用能夠改變我國當(dāng)前石油資源的整體發(fā)展態(tài)勢(shì)，因此二氧化碳驅(qū)油技術(shù)在未來會(huì)實(shí)現(xiàn)油田的可持續(xù)性發(fā)展。由于二氧化碳捕捉與輸送技術(shù)的不斷完善，二氧化碳驅(qū)油技術(shù)的應(yīng)用還會(huì)更加便捷、有效，具有較高的技術(shù)前景與環(huán)保應(yīng)用價(jià)值。我國將二氧化碳捕捉與利用系統(tǒng)作為了未來重要的技術(shù)發(fā)展方向，未來二氧化碳捕捉與運(yùn)輸、利用體系還會(huì)更加完善，管理力度也會(huì)更高，這將會(huì)給油田利用二氧化碳開展高效率開采工作提供更大助力[3]。

3 結(jié)語

總之，在我國石油開采技術(shù)不斷發(fā)展的歷史背景下，石油資源開采與利用也在向著更加綠色、環(huán)保的方向發(fā)展，三次采油技術(shù)的應(yīng)用可以有效提升低滲油藏中資源利用效果，優(yōu)化油田采收率，而二氧化碳驅(qū)油技術(shù)就是一種較為先進(jìn)的三次采油技術(shù)。未來我國石油行業(yè)會(huì)大范圍推廣二氧化碳驅(qū)油技術(shù)，并積極優(yōu)化其配套設(shè)施建設(shè)，強(qiáng)化各設(shè)備的運(yùn)維管控效果，為石油資源高效率開采提供更加綠色的保證。