二氧化碳驅油技術的現狀與發展

鄭洲，馬靜，李根，齊夢(哈爾濱石油學院，黑龍江 哈爾濱 150000)

0 引言

目前我國石油資源在開采中出現開采困難等問題，為了保證開采效果，很多油田都在積極進行技術升級。二氧化碳驅油技術就是一種應用較為普遍的油藏開采技術，在未來油田開發中具有較高的應用價值。

1 二氧化碳驅油技術現狀

二氧化碳驅油技術在國外已應用多年，已經形成較為成熟的采油技術。二氧化碳驅油使得油田的采收率得到較高的保障，也是對油田儲量進行有效動用的技術內容之一。從20世紀90年代，我國開始對二氧化碳驅油技術進行研發和試應用過程。勝利油田從2008年開始在不同的低滲油藏進行了二氧化碳驅礦場的試驗，二氧化碳總注入量達到41萬噸，其中某油藏注入32萬噸二氧化碳，換油率達到0.27，采出程度達到15.7%，采收率超過了25%。與傳統的油氣開發技術相比較，二氧化碳驅油過程對于設備要求以及安全防護等要求更高。因此，通過對二氧化碳驅油過程進行成本核算，總體成本高于普通油氣開發成本。

除此之外，還有回收回注相關設備以及回注回收產生的安全風險，嚴重的還可能誘發地震等安全后果非常嚴重的事故。對環境的安全風險主要體現在二氧化碳泄漏的風險。如果二氧化碳泄漏就會對周邊的土壤造成破壞，導致土壤的生態平衡出現問題，還可能對地下水產生一定的危害。另外，我國本身缺乏較為完善的全流程監管體系，無法將規模化二氧化碳驅油的全部環節覆蓋監管，使得安全風險問題較為嚴重；加之缺乏政策上的相關規定，也沒有形成相應的法律保障；且對于整個流程各環節上的穩定運行缺乏成熟的經驗等等，使得該技術的推進不能得到有效保障[1]。

2 二氧化碳驅油發展潛力

結合國內外二氧化碳驅油技術的現實情況可以得知，二氧化碳驅油是當前低滲油藏開采過程中效率較高的油田開發模式。該技術能夠實現單一油井常規技術的2倍產量，采收率能夠超過10%以上。當前低滲油藏的二氧化碳驅油技術的有效推廣對我國油氣勘探開發、實施可持續發展具有現實意義，對我國的資源開發和能源保障工作有著積極的幫助作用[2]。

當前我國的二氧化碳驅油技術主要應用在低滲油藏油田的開發過程中，該技術能夠提高低滲油藏的采收率，并且對特別低滲油藏的開采也有著積極的意義。通過對我國已探明的低滲油藏儲量可知，我國低滲透石油儲量豐富，已探明儲量達150億噸。通過對低滲油藏的延伸研究可以發現，二氧化碳驅油保守估計產量大約為48億噸，最大值能夠達到100億噸。按照增油率公式計算，最多可以增加產量高達40億噸。當前我國正在推進實施“一帶一路”倡議，涉及的各個國家的油氣儲量豐富，可達2 000億噸，其中已探明的能夠進行開發的石油儲量可達300多億噸，分別占全球儲量的66%和30%，相關天然氣的儲量也同樣占據了全球的65%和46%。經測算，在“一帶一路”倡議中，綜合權益油氣量可達5 000億噸和200億立方米。由此可見，為了迎接這個龐大的市場，我國需要在二氧化碳驅油技術上繼續投入更多的力量，力求能適應這種巨大的挑戰[3]。

3 二氧化碳驅油技術的研究方向

經過幾十年對二氧化碳驅油技術的研究以及發展，當前我國的二氧化碳驅油技術已經能夠在大多數情況滿足試驗要求。隨著二氧化碳驅油試驗規模的逐漸擴大，其中隱含的問題也逐漸浮現出來。

3.1 注汽井油管和套管的脆斷

當前我國的不少二氧化碳驅油試驗設備上都出現了不同程度的套管脆斷現象，這使得注汽井的功能失效，無法完成整個驅油流程。經對套管脆斷現象進行多種方法、多種角度的測試和分析之后，總結出產生脆斷的原因是：在二氧化碳低溫注入的過程中，套管和油管因低溫呈現出脆性，因為套管的內部應力較為集中，發生了脆裂的情況。通過對脆裂位置的金屬分析可以發現，斷裂是因為H2S引發的應力腐蝕造成的。但這只是普遍的一種研究結果，并沒有形成定論，因此對于脆斷形成的原因還有待進一步研究。

3.2 老井古井水泥的失效

當前我國的二氧化碳驅油試驗井多為在采油井或者注水井進行改造后的驅油系統。因原井沒有考慮到二氧化碳帶來的相關影響，因此導致了二氧化碳和原井中的化學元素產生了化學反應。這種反應破壞了原井的力學結構，導致井內的主要水泥結構的抗壓性遭到了破壞，滲透率快速提升。結果就是二氧化碳不能夠有效聚積，進入了其他層位。針對這種情況應當停止注入二氧化碳，檢查水泥力學特性的失效情況，防止出現安全事故[4]。

3.3 分層注氣工藝

當前我國二氧化碳驅油注汽井大多采用籠統注氣的方式實現注氣，為保障二氧化碳因為儲層的不均勻出現無法聚集竄氣的情況，要在注氣的過程中采用分層注氣的方式。但因為二氧化碳的特殊性質，當前采用的流量計無法滿足二氧化碳的測試環境，因此需要研發適合我國油田情況的流量計進行改善。

3.4 采油工作制度的優化

采油井的工作制度是采油技術之外出現的新問題。當前有較多的油田研究工作者對于采油井的工作制度提出了不同的見解。在對二氧化碳驅油過程中的油氣產量進行跟蹤分析后發現，二氧化碳驅油技術的油氣產量與低滲油藏和高滲油藏沒有直接的聯系，油氣產量有周期性變化的趨勢，因此對采油井工作制度的研究仍是較為重要的課題[5]。

4 發展建議

對于我國的氣驅油研究來說，總體比其他工業行業的研究要早，但受限于氣藏以及相關配套設施的阻礙，這項工作的實際研究成果并不顯著。通過近年來針對二氧化碳驅油的研究和應用，該技術被證明不僅符合我國的油氣井采集狀況，而且已經有了應用程度較高的研究成果，是一項比較成熟的自主研發技術，已經具備可以進行大規模推廣應用的階段。目前在大規模推廣二氧化碳驅油技術之前仍然亟待解決的問題如下：

我國陸相沉積油藏的地質情況較差，不僅砂體連續性差而且儲量的品相不高，混相壓力不好控制，這導致在注氣的過程中氣竄現象較為嚴重，因此需要進一步解決這些問題；我國的注氣試驗規模類型仍然不夠豐富，對注氣的規律掌握仍然不夠全面，應當進一步尋找科學的適應性以及加強試驗；相關配套措施和設備仍然不完善，例如：動態監測技術等需要進一步研究和測試；要進行規模化的二氧化碳驅油需要較為穩定的氣源，我國的氣源供應仍然缺乏穩定性；與二氧化碳驅油技術相關的法律法規仍然不健全。

針對這些情況，提出以下解決措施：

(1)推動注氣技術的發展與行業認識，通過大型企業開展注氣技術的應用，以實現較強的帶頭作用，帶動各類型企業進行試驗以及小規模應用；

(3)應當進行不同氣驅技術的理論結合實際的研究，找到適用于各類不同油藏的驅油方案，完善如二氧化碳驅油技術并在工業領域大力推動試驗和應用。

(4)應盡快建立健全關于氣驅相關技術的立法工作，從政策上給予這類能夠有效提高我國能源產量的技術以政策上的保證以及法律上約束，促進我國油氣行業的健康發展。

5 結語

綜上所述，未來二氧化碳驅油技術還會在設備與管理制度不斷完善的基礎上得到進一步發展，尤其在防腐裝置與二氧化碳封存技術方面還有較大的發展空間，會給我國未來的油田生產提供更加優良的技術支持。