淺談低滲透油田二氧化碳驅(qū)采油技術(shù)

何旭

摘 要：隨著城市化發(fā)展進(jìn)程逐漸加快，社會生產(chǎn)和人民生活對石油產(chǎn)品的需求呈現(xiàn)了明顯的擴(kuò)張趨勢，傳統(tǒng)采油技術(shù)在采收率和采收速度上難以滿足當(dāng)前石油開采需求。本文主要介紹二氧化碳驅(qū)采油技術(shù)在低滲透油田中的應(yīng)用優(yōu)勢，并簡要概述二氧化碳驅(qū)最小混相壓力確定、二氧化碳驅(qū)數(shù)值模擬以及腐蝕防治。

關(guān)鍵詞：低滲透油田;二氧化碳驅(qū)采油技術(shù);最小混相壓力;腐蝕防治

引 言

我國是能源應(yīng)用大國，長期以來，科研人員致力于研發(fā)新型石油開采技術(shù)，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(qū)油特征提高低滲透油田產(chǎn)出量，合理減輕社會石油應(yīng)用壓力，提高資源利用率。

1.二氧化碳驅(qū)采油技術(shù)在低滲透油田中的應(yīng)用優(yōu)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(chǎn)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(jù)著較大比例，為提高石油開采率，可積極利用二氧化碳驅(qū)采油技術(shù)。二氧化碳驅(qū)采油技術(shù)的作用機(jī)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(chǎn)生氣體驅(qū)動作用，溶于水后生成碳酸，增加油層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。由此可知，二氧化碳驅(qū)采油技術(shù)在低滲透油田中的應(yīng)用具有較高的安全性優(yōu)勢，與其他采油技術(shù)相比更為快捷、高效。

2.二氧化碳驅(qū)采油技術(shù)在低滲透油田中的應(yīng)用要點

2.1二氧化碳驅(qū)最小混相壓力

在低滲透油田開采中應(yīng)用二氧化碳驅(qū)采油技術(shù)需明確最小混相壓力，從而使技術(shù)人員能夠根據(jù)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(jìn)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(qū)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(jié)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(jù)二氧化碳的相態(tài)特征、密度、粘度、偏差系數(shù)及擴(kuò)散系數(shù)，可利用細(xì)管實驗法確定最小混相壓力。細(xì)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(jìn)行物性測試、組分含量分析，通過改變驅(qū)替壓力，得到采收率變化曲線，進(jìn)而確定最小混相壓力。采收率為采出原油體積與體積系數(shù)的乘積和飽和原油體積的比值。另外，在低滲透油田中應(yīng)用二氧化碳驅(qū)采油技術(shù)時也常常利用經(jīng)驗公式法和數(shù)值模擬法進(jìn)行最小混相壓力確定[1]。

2.2二氧化碳驅(qū)數(shù)值模擬

公開資料顯示，中東地區(qū)、中南美地區(qū)、北美洲、獨聯(lián)體國家、非洲、亞太地區(qū)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(qū)和中南美地區(qū)、美洲地區(qū)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?；诘蜐B透油田在我國已探明油田儲備中占據(jù)的較大比例，應(yīng)科學(xué)應(yīng)用二氧化碳驅(qū)采油技術(shù)提高開采率，以下對二氧化碳驅(qū)數(shù)值模擬進(jìn)行介紹：應(yīng)開展二氧化碳驅(qū)數(shù)值模擬參數(shù)輸入，儲層參數(shù)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(yīng)參數(shù)值分別為12%、10mD、2500m、25MPa、5m、1mD、98℃、70%[2]。根據(jù)模擬結(jié)果確定衰竭開采時、注水開采時、連續(xù)氣驅(qū)時采油速度和采油率的動態(tài)規(guī)律，并以此為基礎(chǔ)完成交替區(qū)參數(shù)優(yōu)化，明確滲透率、注入時機(jī)對二氧化碳驅(qū)采油技術(shù)的應(yīng)用影響。基于二氧化碳驅(qū)數(shù)值模擬結(jié)果可明確氣水交替驅(qū)和水氣交替驅(qū)兩種開采方式的采收率、換油率和累注水量等具體生產(chǎn)指標(biāo)：氣水交替驅(qū)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(qū)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(qū)采油技術(shù)在低滲透油田開采中的有效應(yīng)用可提高采油率和采油速度，但二氧化碳對金屬設(shè)備的腐蝕較為嚴(yán)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(chǎn)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(qū)采油技術(shù)在45攝氏度、65攝氏度和85攝氏度中應(yīng)用時，金屬物質(zhì)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(zhì)的平均腐蝕速度較低;在壓力影響分析實驗中，將測試環(huán)境中的壓力分別設(shè)定為5MPa、7.5MPa、10MPa、12.5MPa和15MPa，對應(yīng)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(yīng)的金屬物質(zhì)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(zhì)流速0r/min、100r/min、200r/min、400r/min開展環(huán)境下金屬物質(zhì)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(zhì)流速越快，金屬平均腐蝕速度越快。因此，應(yīng)用二氧化碳驅(qū)采油技術(shù)進(jìn)行低滲透油田開采時，技術(shù)人員應(yīng)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(jìn)行針對性腐蝕防治。

結(jié) 論

總而言之，當(dāng)前我國正處于新型能源格局建設(shè)的關(guān)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(qū)油特征是二氧化碳驅(qū)采油技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)，在石油開采前應(yīng)科學(xué)確定二氧化碳驅(qū)最小混相壓力，進(jìn)行二氧化碳驅(qū)數(shù)值模擬，并進(jìn)行針對性腐蝕防治，提高石油產(chǎn)出量，降低能源應(yīng)用壓力。

參考文獻(xiàn)

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

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