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二氧化碳驱油工艺技术探讨

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王磊

摘要据国际能源署统计，全球二氧化碳排放量在3000亿至6000亿吨之间。由于二氧化碳在油和水中都是一种高度溶解的气体，当其大量溶解在原油中时，可以增加原油的体积，降低其粘度，减少油水摩擦。二氧化碳驱油技术的原理是将二氧化碳注入油藏以加速石油回收，该技术可用于储油性较差的深层，也可用于复杂的油配方，如低渗透、高粘度和高凝油。自从1950年代在美国开始二氧化碳驱油研究以来，二氧化碳技术发展迅速，现在该技术更是得到了加强，技术稳定可靠。

关键词二氧化碳驱油吞吐注采

：TE3：A：1007-0745（2022）01-0049-03

1我国二氧化碳驱油的实践和前景

在我国，二氧化碳具有较大的石油勘探潜力。根据第二次研究和中国海上先进油田修复技术的结果，在参与勘探的常规石油部门的101.36亿吨原油中，原油储量已准备好进行二氧化碳驱油，使用二氧化碳驱油可以增加约1.6亿吨的储量。此外，在63.2亿吨低密度获取的原油储量中，尤其是50%左右的未利用区域，二氧化碳驱比水驱具有更明显的技术效益。然而，二氧化碳驱油技术在我国还不处于研究和实践的领先技术。随着技术的进步和用途的扩大，可以预见二氧化碳将成为我国提高石油开发效益和采收率的重要资源。

我国在二氧化碳驱油技术方面做了很多先行研究。例如，中国大庆油田使用加氢净化装置生产的干净二氧化碳来测试，虽然现场试验因油藏气道的存在而影响了流动效率，但总体上达到了降低截水、提高采收率的效果。因此，中原油田石化总厂建成了年产2万吨二氧化碳排放装置装置，产能提高20%，年增产原油5万吨以上[1]。

2二氧化碳采油技术概述

2.1二氧化碳采油技术优势

二氧化碳注入技术是一种除注水外还能提高原油采收率的方法，这一点已经被许多理论研究和生产实际效果所证明。与其他高性能油品技术相比，二氧化碳采油技术具有以下优势[2]：

1.驱油效果好。该技术在国外已得到广泛应用，并被证明是一种先进的采油技术，对生产和经济效益有积极影响，与水效应相比，这种方式会将采油效率提高约15%。

2.适用范围广泛。该技术可用于储油设施较差的深层油坝。它也可用于复杂的油配方，如低渗透、高粘度和高凝油。

3.对油层无伤害。

4.施工操作方便。

5.工艺技术逐渐成熟。

2.2二氧化碳性质

在常温常压下，二氧化碳是一种致密、无色、无味的气体，粘度非常低。二氧化碳的临界温度为31.11℃，临界压力为7.53MPa或1071psi。高于此临界温度时，二氧化碳以气体形式存在，并且其尺寸随着压力的增加而增加。二氧化碳的沸点温度为-78℃，压力为0.58MPa或83psi;二氧化碳的液态温度为17℃，压力为2.1MPa。二氧化碳在水中极易溶解，其溶解度随压力增加而增加，随温度增加而减少，随盐度增加而减少。在大多数情况下，油藏的温度高于临界温度，因此很难将二氧化碳转移到油层中。

3二氧化碳驱油作用机理

研究稠油、高凝油和轻油中二氧化碳驱油的主要方法可归纳如下：

3.1使原油体积膨胀

注入二氧化碳后原油产能的扩大有三个因素：（1）原油体积增加，含油孔隙体积增加，为石油流入内部创造了有利条件;（2）水流后，油层中的残油残渣通过注入二氧化碳而膨胀，从孔隙中抽出，降低残油饱和度;（3）泄漏的油滴从孔隙空间中提取水分，使水系统可以进行排水而不是吸水的过程，并改变了入口相，为各种条件下的油流动创造了良好的环境。

3.2降低原油粘度

一旦二氧化碳溶解在原油中，原油的粘度就会急剧下降。当二氧化碳完全饱和时，原油的粘度可能下降到1/10或1/100。随着原油粘度的升高，其粘度也随之下降，其中粘度降低对原油精炼的影响尤为明显。降低原油的粘度有助于提高原油的流动性。因此，可以注入一定量的二氧化碳，以实现石油的最佳流动。换句话说，可以加入一定量的二氧化碳，以达到最佳的石油流动效率。

3.3多级混相驱油

一旦二氧化碳注入地层中，它就会与原油储层混合。在特定温度和压力下，二氧化碳和原油形成单一化合物以混相驱油。在此期间，内部张力很低，可用油量很高，采收率可以达到90%以上。在低压下，二氧化碳仅部分减少，当压力高（6.9～9.7MPa）和温度高（55°C）时，二氧化碳会不断向燃料中释放低重量的碳氢化合物，形成二氧化碳富气相。丰富的气相加剧了二氧化碳和石油的裂化，在高压下二氧化碳的含量接近原油，可以加速汽化原油，与原油形成完全无法分解的相。

3.4降低界面张力

二氧化碳在油和水中具有溶解作用，减少了分子间作用力引起的相互作用。这改变了油和水的流入量，即油相的等量输入增加而水的流入量减少，以生产更多的油。

残余油饱和度随着油水表面张力的降低而降低;大多数油藏中油水界面张力为10～20mN/m。如果剩余油浓度趋于