淺談低滲透油田二氧化碳驅采油技術

何旭

摘 要：隨著城市化發展進程逐漸加快，社會生產和人民生活對石油產品的需求呈現了明顯的擴張趨勢，傳統采油技術在采收率和采收速度上難以滿足當前石油開采需求。本文主要介紹二氧化碳驅采油技術在低滲透油田中的應用優勢，并簡要概述二氧化碳驅最小混相壓力確定、二氧化碳驅數值模擬以及腐蝕防治。

關鍵詞：低滲透油田;二氧化碳驅采油技術;最小混相壓力;腐蝕防治

引 言

我國是能源應用大國，長期以來，科研人員致力于研發新型石油開采技術，提高采油率、采收率和采油速度，低滲透油田與普通油田相比具有更高的開采難度，可利用二氧化碳的驅油特征提高低滲透油田產出量，合理減輕社會石油應用壓力，提高資源利用率。

1.二氧化碳驅采油技術在低滲透油田中的應用優勢

公開資料顯示，2013年～2019年，全球石油消費量分別為92276.0百萬噸、93194.0百萬噸、95048.0百萬噸、96737.0百萬噸、98406.0百萬噸、99843.0百萬噸、101440.0百萬噸，2013年～2019年，中國原油產量分別為2.10億噸、2.11億噸、2.15億噸、2.00億噸、1.92億噸、1.89億噸和1.91億噸。2015年～2019年，中國已探明石油儲量分別為371.76億噸、380.90億噸、389.67億噸、399.26億噸和411.26億噸。2019年，我國石油新增探明儲量為12.00噸，同比增長25%。低滲透油田在我國已探明油田中占據著較大比例，為提高石油開采率，可積極利用二氧化碳驅采油技術。二氧化碳驅采油技術的作用機理是降低油水界面張力及原油粘度，二氧化碳注入低滲透油層后可產生氣體驅動作用，溶于水后生成碳酸，增加油層結構的穩定性。由此可知，二氧化碳驅采油技術在低滲透油田中的應用具有較高的安全性優勢，與其他采油技術相比更為快捷、高效。

2.二氧化碳驅采油技術在低滲透油田中的應用要點

2.1二氧化碳驅最小混相壓力

在低滲透油田開采中應用二氧化碳驅采油技術需明確最小混相壓力，從而使技術人員能夠根據低滲透油田中的油層儲藏溫度，以最小壓力注入二氧化碳與原油進行多級接觸混相，降低開采難度，保障開采安全。在二氧化碳驅最小混相壓力確定過程中，主要采用的方法為實驗法和理論計算法。實驗結果顯示最小混相壓力的影響因素包括儲藏溫度、注入氣體組成和原油組分。根據二氧化碳的相態特征、密度、粘度、偏差系數及擴散系數，可利用細管實驗法確定最小混相壓力。細管實驗裝置主要包括回壓泵、壓力表、氣液分離器、氣相色譜儀等，在實驗中對測試油樣進行物性測試、組分含量分析，通過改變驅替壓力，得到采收率變化曲線，進而確定最小混相壓力。采收率為采出原油體積與體積系數的乘積和飽和原油體積的比值。另外，在低滲透油田中應用二氧化碳驅采油技術時也常常利用經驗公式法和數值模擬法進行最小混相壓力確定[1]。

2.2二氧化碳驅數值模擬

公開資料顯示，中東地區、中南美地區、北美洲、獨聯體國家、非洲、亞太地區和歐洲在全球已探明石油儲量中的占比分別為48.3%、18.8%、13.7%、8.4%、7.2%、2.8%和0.8%，中東地區和中南美地區、美洲地區具有較大的石油儲量，我國在人均石油能源占有量上處于劣勢地位。基于低滲透油田在我國已探明油田儲備中占據的較大比例，應科學應用二氧化碳驅采油技術提高開采率，以下對二氧化碳驅數值模擬進行介紹：應開展二氧化碳驅數值模擬參數輸入，儲層參數主要包括孔隙度、X、Y滲透率、頂層壓力、初始壓力、有效厚度、Z滲透率、地層溫度、含油飽和度，對應參數值分別為12%、10mD、2500m、25MPa、5m、1mD、98℃、70%[2]。根據模擬結果確定衰竭開采時、注水開采時、連續氣驅時采油速度和采油率的動態規律，并以此為基礎完成交替區參數優化，明確滲透率、注入時機對二氧化碳驅采油技術的應用影響。基于二氧化碳驅數值模擬結果可明確氣水交替驅和水氣交替驅兩種開采方式的采收率、換油率和累注水量等具體生產指標：氣水交替驅的采收率、換油率、累注水量分別為35.02%、510.72m3/m3、36.19*104/m3、水氣交替驅的采收率為34.07%、換油率為524.92m3/m3、累注水量為15.99*104/m3。

2.3腐蝕防治

二氧化碳驅采油技術在低滲透油田開采中的有效應用可提高采油率和采油速度，但二氧化碳對金屬設備的腐蝕較為嚴重，如何在保證石油采出率的情況下降低二氧化碳的金屬腐蝕程度已成科研人員的主要研究課題之一。實驗表明，含水率、溫度、壓力、礦化度及流速都會對油管產生腐蝕影響。含水率30%、50%、75%、80%、100%的采出液中金屬腐蝕的平均腐蝕速度分別為0.0826 mm/a、0.0974mm/a、2.460mm/a、2.612 mm/a和2.667mm/a，可知含水率越高，平均腐蝕速度越快;二氧化碳驅采油技術在45攝氏度、65攝氏度和85攝氏度中應用時，金屬物質的平均腐蝕速度分別為1.8329mm/a、2.4605mm/a、2.1200mm/a，可知，開采溫度45攝氏度時，金屬物質的平均腐蝕速度較低;在壓力影響分析實驗中，將測試環境中的壓力分別設定為5MPa、7.5MPa、10MPa、12.5MPa和15MPa，對應金屬平均腐蝕速度分別為1.7560mm/a、2.0754mm/a、3.342mm/a、8.5496mm/a，可知壓力越大，金屬平均腐蝕速度越快;礦化度0mg/L、12000 mg/L、33000mg/L、45000mg/L對應的金屬物質平均腐蝕速率分別為0.8893mm/a、1.8463mm/a、2.4605mm/a和2.6164 mm/a，可知礦化度越高，平均腐蝕速度越快;腐蝕介質流速0r/min、100r/min、200r/min、400r/min開展環境下金屬物質的平均腐蝕速率分別為0.6186mm/a、1.2388mm/a、2.4605mm/a、4.2244mm/a，可知腐蝕介質流速越快，金屬平均腐蝕速度越快。因此，應用二氧化碳驅采油技術進行低滲透油田開采時，技術人員應充分明確含水率、溫度、壓力、礦化度、流速對油管腐蝕的影響，并進行針對性腐蝕防治。

結 論

總而言之，當前我國正處于新型能源格局建設的關鍵時期，低滲透油田與其他類型油田相比具有更高的開采難度，二氧化碳的驅油特征是二氧化碳驅采油技術的應用基礎，在石油開采前應科學確定二氧化碳驅最小混相壓力，進行二氧化碳驅數值模擬，并進行針對性腐蝕防治，提高石油產出量，降低能源應用壓力。

參考文獻

[1] 張德平，馬鋒，吳雨樂，等.用于CO_2注氣驅的油井緩蝕劑加注工藝優化研究[J].西南石油大學學報（自然科學版），2020，42（02）：103-109.

[2] 錢衛明，林剛，王波，等.底水驅稠油油藏水平井多輪次CO_2吞吐配套技術及參數評價——以蘇北油田HZ區塊為例[J].石油地質與工程，2020，34（01）：107-111.