二氧化碳驅油技術在三次采油工藝中的應用

李萌，鄭洲，劉麗穎，張大為，馬靜(哈爾濱石油學院，黑龍江 哈爾濱 150000)

0 引言

二氧化碳驅油技術是利用二氧化碳氣體注入后產生的壓力差對地層中的原油進行驅動，使之流動性更強，更容易采收的一種新型采油技術。在未來，二氧化碳驅油技術將于二氧化碳捕捉與傳輸技術聯動形成一整條綠色、可持續的二氧化碳產業鏈，為我國環保及石油開采事業發展提供雙向驅動。

1 三次采油工藝技術措施概述

隨著油田的深入開發，為了提高產油率，應當采取相應的措施手段來改善產油量，而影響產油量的辦法從概念上講是提高采收率，提高采收率較為常見的辦法是三次采油技術。

在三次采油的優化過程中，綜合運用各類提高采收率的辦法。如常見的對注入聚合物的黏度進行調整，以實現聚合物在油層中的總量體積，以此來實現采收率的提高，最終使得產油量有明顯上升。除此之外，還可以通過三元復合驅油進行采收率的提高。這種方法通過活性劑，聚合物以及堿類溶劑注入到油層中，實現了驅油的原理。除了以上兩種較容易實現的技術，當前采用較多的技術還有二氧化碳驅油技術和泡沫驅油技術。二氧化碳驅油技術的主要原理是通過氣體的膨脹性質，在膨脹的過程中將油滴攜帶出來，實現了驅油效果。發泡驅油也是一種常見的驅油技術，該技術通過將發泡劑注入油層，使其與地下水發生反應形成較為豐富的氣泡，通過其在油井筒中的對流實現攜帶油滴的抬升，最終實現驅油效果。在對上述所有的技術進行比較后發現，二氧化碳驅油技術的驅油效果最佳。而在現實應用中，二氧化碳驅油技術也因為其較高的采收率成為了三次采油的重點技術。相比較注水開發技術而言二氧化碳驅油技術的產量增加非常明顯。從驅油類型上分析，二氧化碳驅油技術屬于氣相驅油技術的一個分支，因為二氧化碳的特殊性質，使其與原油接觸的過程中能夠表現出較強的溶解性，通過二氧化碳在原油中的溶解以及二氧化碳良好的降粘性能，最終使得采收率大大提高。

2 二氧化碳驅油工藝技術措施

通過跟蹤某油田的二氧化碳驅油試驗過程，發現其驅油效果較高，不僅提高了采收率，而且在較短的時間完成了既定任務。總體來說，二氧化碳具備較好的驅油功能，并且對環境要素的要求不高，具備較好的適應性。二氧化碳驅油對油田開發的過程沒有特別的條件要求，油田前中后期都能夠實施二氧化碳驅油技術，能夠保障油田在全過程中保持較高的驅油狀態。二氧化碳驅油不會產生較多的負面因素，不會對油層進行破壞，適合長期開展三次采油的應用技術。

2.1 二氧化碳驅油的機理

二氧化碳進行驅油的過程中，原油體積會因為二氧化碳的作用產生體積的膨脹效果，這會使得原油在地質結構的孔隙中流動，提高采油效率。前期的水驅技術所殘留的原油能夠在進行驅油過程中被二氧化碳帶動，使其具備較好的流動性，二氧化碳還使得原油的黏度降低，促進原油流動，二氧化碳注入數量越大，原油的黏度越低，流動性越高，對原油開采提供了巨大的幫助。

二氧化碳驅油能夠較大幅度的提高原油的生產量，究其原因是二氧化碳的作用下原油的流動性增強，采收率提高所導致的。要注意二氧化碳驅油使得其分子具備擴散效果，要使得擴散效果足夠時才能讓二氧化碳注入原油，實現驅替的效果。與此同時二氧化碳能夠降低原油的張力，使其流動能力增強。原油中的二氧化碳具備溶解氣驅油的效果，二氧化碳能夠提高原油的滲透能力，在注入二氧化碳的過程中，會形成碳酸，使得巖石孔中的堵塞物被碳酸溶解達到疏通空隙的作用，促進了原油的流動，提高了原油的開采能力，增加了產量。

2.2 二氧化碳驅油的效果評價

通過二氧化碳進行驅油，通過在某個油井進行試驗跟蹤，結果是該油田在改用二氧化碳驅油后實現了較高的驅油效果。通過水汽交換注入二氧化碳來提高產量。二氧化碳在該油田的油層中驅油效果實現了質的提升，通過跟蹤驅油過程，記錄其原油的黏度在采用二氧化碳驅油后降低了35%，原油的體積在注入二氧化碳后增加了3個百分點。

二氧化碳注入原油后，其黏度得到了有效降低。通過監測發現原油的輕組分增加，對原油的開采有著非常好的促進作用。同時，原油產量得到了較高提升，且有效降低得了含水量，使該油田處于較為高效的開采狀態。項目通過室內模擬實驗定量研究JL油田巖心樣品的孔隙、吼道、半徑的大小及分布范圍。通過核磁共振技術，測定低滲油藏儲層巖石樣品物性參數，分析儲層流體性質，獲取流體物性參數。對水驅、二氧化碳非混相驅、二氧化碳混相驅的核磁滲流機理進行定量表征，分析水驅、二氧化碳非混相驅和二氧化碳混相驅對低滲透油藏巖心樣品采收率及可動流體分布的影響。試驗區前期為衰竭開發，地層能量虧空嚴重，加之油藏低孔特低滲的特點，從注氣到見效時間相對較長。注氣12個月后受益井開始見效，隨著注入井數、注入量的增加以及注入時間的推移，見效井數陸續增加。平均單井日產液上升至1.12 m3，平均單井日產油上升至0.32 t，綜合含水率穩定在65%左右，地層壓力由注氣前3.49 MPa恢復至8.54 MPa，壓力保持水平由30%提高至65%，如圖1所示。延長特低滲透油藏注入二氧化碳能有效快速補充地層能量。注氣區塊產量遞減率較衰竭開采下降了12.67%，預計比水驅提高采收率8%以上，注二氧化碳驅是提高特低滲油藏采收率的有效手段[1]。

圖1 試驗區二氧化碳驅油操作的壓力保持情況圖

2.3 二氧化碳驅油工藝技術存在的問題

二氧化碳驅油的主要問題是當驅油環境的壓力發生變化，或者溫度發生變動，二氧化碳的濃度會隨之降低。這使得原油的重組分出現結晶情況，引發油井結蠟。這會讓油井的相關設備處于腐蝕環境。這也是二氧化碳驅油為什么需要較好的防腐措施的重要原因[2]。

2.4 二氧化碳采油工藝

二氧化碳驅油本身也會因為影響因素的變動產生產量的變化。例如氣態二氧化碳吞吐采油技術，該技術通過將液態二氧化碳加壓注入原油，通過氣體狀態進行吞吐采油。氣態二氧化碳注入過程要注意注入速度，注入后要燜井10 d以上才能進行采油作業。因為這個時段的原油狀態最好，采收率最高。

2.5 二氧化碳驅油工藝技術的發展前景

二氧化碳驅油是當前三次采油的重點代表技術，隨著二氧化碳驅油技術的不斷完善，這種技術會有較大的發展空間。因為二氧化碳獲得容易，采油轉換率高，該技術在原油生產行業有著廣闊的前景。特別是對低滲透率和超低滲透率的油田，該技術的應用能夠改變我國當前石油資源的整體發展態勢，因此二氧化碳驅油技術在未來會實現油田的可持續性發展。由于二氧化碳捕捉與輸送技術的不斷完善，二氧化碳驅油技術的應用還會更加便捷、有效，具有較高的技術前景與環保應用價值。我國將二氧化碳捕捉與利用系統作為了未來重要的技術發展方向，未來二氧化碳捕捉與運輸、利用體系還會更加完善，管理力度也會更高，這將會給油田利用二氧化碳開展高效率開采工作提供更大助力[3]。

3 結語

總之，在我國石油開采技術不斷發展的歷史背景下，石油資源開采與利用也在向著更加綠色、環保的方向發展，三次采油技術的應用可以有效提升低滲油藏中資源利用效果，優化油田采收率，而二氧化碳驅油技術就是一種較為先進的三次采油技術。未來我國石油行業會大范圍推廣二氧化碳驅油技術，并積極優化其配套設施建設，強化各設備的運維管控效果，為石油資源高效率開采提供更加綠色的保證。