注二氧化碳與氮氣提高石油采收率技術的對比研究與應用

摘要：本文描述了我國提高采收率的發展現狀，以及適合注CO2與N2的篩選標準。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的驅替效果，結果表明：中輕質油藏適合注CO2驅油，而埋藏較深的，重力驅氣頂油藏和凝析氣藏適合注N2。

關鍵詞：采收率 發展 現狀 CO2驅 N2驅 混相驅 非混相驅

1 我國提高采收率的發展現狀

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

在微生物采油技術方面，開展了多項工作：微生物地下發酵提高采收率研究，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研究與應用。

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

總體上來看，世界范圍內的EOR工程在20世紀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，EOR工程的數量仍大幅度減少。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工程數量的增加和技術研究的熱潮。

2 適合注CO2與N2的篩選標準

很多文獻中已經給出了CO2和N2的篩選標準見表（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進行驅替，沒有考慮適合CO2混相驅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混相驅對淺層有較好的開發效果。混相壓力隨著油藏深增大而增大，當原油密度大于0.9218g/m3時則不適用于CO2混相驅，從表中還可以看出當原油密度小于0.8251g/m3，埋藏深度小于762m時也不適合CO2混相驅。除此之外油藏的非均質性也是影響CO2驅替的原因。

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截然不同，當壓力大于27.5MPa時，會隨溫度的增加而增加，當壓力繼續增大至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氣頂油藏。N2在原油中的溶解度小于CO2，其體積膨脹系數自然要比CO2小，所以在同樣條件下自然選擇CO2作為驅替介質要比N2好，同時由于N2驅只適用于密度小于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，因此推薦在重力驅氣頂油藏和凝析氣藏中使用N2驅。

由于CO2能夠提取C5～C30范圍內更重的組份，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用于很多油田，CO2驅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驅相比之下它的應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，這些性質都對驅替原油有更好的效果，另外他可使接觸地區內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，因此它可以改善關于烴混相法的波及系數。

5 結論

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氣頂油藏和凝析氣藏適合注N2。中輕質油藏適合注CO2，從以往的經驗來看CO2混相驅油藏，其最小含有飽和度不得小于體積的20%孔隙，為了改善非均質性帶來的影響，在注驅前要查閱能夠反映油井注水歷史，測井，試井等資料，從經濟方面考慮，我國現今CO2氣田比較少，所使用的大部分CO2來源于商業氣，所以小型油藏進行注CO2驅替是比較理想的選擇。

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