注CO2提高致密氣藏采收率機(jī)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?yàn)榈貙訅毫p失而導(dǎo)致下沉或者水浸的現(xiàn)象。在油田生產(chǎn)開(kāi)采過(guò)程中通過(guò)實(shí)施CO驅(qū)氣，能夠得到較好的流動(dòng)比，而且還能夠充分保證驅(qū)替前緣的穩(wěn)定性，與此同時(shí)，在重力分異作用的影響下，能夠有效提升高致密氣層的開(kāi)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(duì)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(guó)際上并沒(méi)有針對(duì)致密氣實(shí)施統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，各個(gè)國(guó)家在實(shí)際生產(chǎn)開(kāi)采過(guò)程中，根據(jù)不同生產(chǎn)開(kāi)采時(shí)期以及致密氣資源的實(shí)際狀況、經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件等各種情況來(lái)制定出本國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)，隨著目前對(duì)致密氣認(rèn)識(shí)的不斷加深，相關(guān)的概念也在不斷的改進(jìn)過(guò)程中。在我國(guó)，通常情況下都是按照儲(chǔ)層的物性來(lái)對(duì)氣藏進(jìn)行明確分類(lèi)，通常情況下，都會(huì)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(shí)具備了達(dá)西流以及非達(dá)西流的滲流特征，而且其還具有一定的啟動(dòng)壓力梯度，非均質(zhì)性也相對(duì)較強(qiáng)，在實(shí)際開(kāi)采過(guò)程中產(chǎn)能的差異性也比較大;整個(gè)地層中的彈性能量相對(duì)較小，壓力下降非常明顯，由此就導(dǎo)致在開(kāi)采過(guò)程中會(huì)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(jī)理

針對(duì)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(jìn)油氣從地層壓力恢復(fù)，在此基礎(chǔ)上，就能充分調(diào)動(dòng)油氣從未開(kāi)采儲(chǔ)量。在實(shí)際針對(duì)甲烷進(jìn)行驅(qū)替的過(guò)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(xiàn)型狀態(tài)，其分子直徑要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于甲烷，因此其完全能夠進(jìn)入非常小的微孔隙中，但是甲烷卻不能進(jìn)入，二氧化碳的這種現(xiàn)象就被稱(chēng)為是篩濾置換作用[1]。

1.2競(jìng)爭(zhēng)吸附置換作用

在向儲(chǔ)層中注入二氧化碳后，可以有效的提升甲烷的解析以及擴(kuò)散速率，再注入二氧化碳后，會(huì)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(jìn)甲烷實(shí)現(xiàn)解析和擴(kuò)散;當(dāng)氣體進(jìn)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(lái)共同構(gòu)成，因此就會(huì)形成吸附勢(shì)。隨著氣體分子電離勢(shì)以極化率的不斷提升，氣體分子與分子之間的作用力會(huì)不斷增強(qiáng)，如此就會(huì)導(dǎo)致其吸附勢(shì)逐漸增加。通常情況下二氧化碳的電離勢(shì)以及極化率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)甲烷，從而使得二氧化碳實(shí)際的吸附勢(shì)也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)甲烷。針對(duì)儲(chǔ)集層注入二氧化碳?xì)怏w后，就能夠充分發(fā)揮出二氧化碳的競(jìng)爭(zhēng)吸附置換作用，同時(shí)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(lái)。

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(xiàng)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(lái)，而且也可以在地層中埋藏大量的二氧化碳?xì)怏w，有效緩解了溫室效應(yīng)。通過(guò)發(fā)展氣體來(lái)提升采收率的開(kāi)發(fā)方案在實(shí)際實(shí)施過(guò)程中會(huì)受到很多因素影響，在實(shí)際操作過(guò)程中操作參數(shù)的差異、氣體注入壓力、二氧化碳?xì)怏w注入段長(zhǎng)、生產(chǎn)井壓力等各種因素都會(huì)對(duì)殘存氣的采收率造成一定的影響。

2.1二氧化碳的來(lái)源

燃料在燃燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳?xì)怏w，當(dāng)二氧化碳?xì)怏w聚集到一定程度的時(shí)候就會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)氣候變暖以及海水酸化等環(huán)境問(wèn)題。如果能夠?qū)⒍趸細(xì)怏w從產(chǎn)生源頭進(jìn)行有效收集并儲(chǔ)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(jì)發(fā)現(xiàn)，2007年全世界范圍內(nèi)通過(guò)化石燃料燃燒產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w總量已經(jīng)超過(guò)了290億t。而在電力行業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中排放的二氧化碳?xì)怏w占到了絕大多數(shù)的比例[2]。

2.2注入壓力和注入時(shí)機(jī)

在超過(guò)地層壓力的條件下向氣層中注入二氧化碳?xì)怏w，不僅能夠有效提升二氧化碳在地層中的埋存量，但是也會(huì)導(dǎo)致存氣生產(chǎn)量減少。在早期油氣藏開(kāi)發(fā)過(guò)程中，實(shí)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(shí)際注入二氧化碳?xì)怏w的過(guò)程中，當(dāng)二氧化碳?xì)怏w進(jìn)入生產(chǎn)之前，會(huì)使得甲烷的采出量明顯增加，同時(shí)也能夠使二氧化碳?xì)怏w在氣場(chǎng)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(chǔ)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)早期注二氧化碳甲烷的產(chǎn)出量。但實(shí)際采集作業(yè)過(guò)程中，讓其達(dá)到采氣的經(jīng)濟(jì)極限，之后再利用做二氧化碳?xì)怏w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(shí)施注二氧化碳提升采收率方案的過(guò)程中，二氧化碳的注入速度以及總體的注入量會(huì)對(duì)甲烷的采收率產(chǎn)生較大的影響。如果在實(shí)際中二氧化碳的過(guò)程中，注入速度越快，采收率也會(huì)不斷升高，但是，最終產(chǎn)出的氣體會(huì)出現(xiàn)非常嚴(yán)重的多氣體混合現(xiàn)象。在實(shí)際注氣作業(yè)過(guò)程中，當(dāng)二氧化碳平均的注入速度達(dá)到甲烷產(chǎn)出速度的15%時(shí)候，就能夠額外的提升產(chǎn)出氣體采收率8%左右。此外，針對(duì)產(chǎn)出的氣體，還可以將其中的二氧化碳分離出來(lái)，再進(jìn)行采氣回注。隨著氣藏規(guī)模的不斷擴(kuò)大，，二氧化碳的埋存量也會(huì)不斷增加，但是二氧化碳注入的速度會(huì)對(duì)及埋存造成一定的影響。

3.結(jié)論

（1）針對(duì)氣藏地質(zhì)構(gòu)造的低點(diǎn)合理的注入二氧化碳，就能夠有效提升地質(zhì)構(gòu)造高點(diǎn)的天然氣產(chǎn)量。由于會(huì)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(huì)將氣藏底部的天然氣置換出來(lái)，這樣就能夠有效避免在注入二氧化碳過(guò)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(yuǎn)的地方，在超過(guò)地層壓力的條件下注入二氧化碳?xì)怏w，雖然可能會(huì)因?yàn)榈貙拥臐B透率以及氣藏的非均質(zhì)性影響會(huì)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(xiàn)：

[1]史云清，賈英，嚴(yán)謹(jǐn)，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(guó)石油學(xué)會(huì)天然氣專(zhuān)業(yè)委員會(huì)、四川省石油學(xué)會(huì).2016年全國(guó)天然氣學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C].中國(guó)石油學(xué)會(huì)天然氣專(zhuān)業(yè)委員會(huì)、四川省石油學(xué)會(huì)：，2016：13.

[2]賈英，史云清，嚴(yán)謹(jǐn)，黃磊，孫雷.基于臨界參數(shù)改進(jìn)的超臨界CO_2-凝析氣體系觀測(cè)及評(píng)價(jià)方法[A].中國(guó)石油學(xué)會(huì)天然氣專(zhuān)業(yè)委員會(huì)、四川省石油學(xué)會(huì)、浙江省石油學(xué)會(huì).2017年全國(guó)天然氣學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C].中國(guó)石油學(xué)會(huì)天然氣專(zhuān)業(yè)委員會(huì)、四川省石油學(xué)會(huì)、浙江省石油學(xué)會(huì)：，2017：13.