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摘要多年来，国内外许多学者对油藏使用C0?提高原油采收率进行了研究，室内实 验和现场应用都证明，C0?是一种高效驱油剂co?驱是油田三次采油提高原油采收 率的一项重耍手段针对这一问题，本文主耍介绍C02驱油的发展现状，C02的基 本性质，驱油机理：降粘作用、膨胀作用，驱油方式：co2混相驱，高压注C0?气 体，实施丁艺及驱油过程中遇到的一些问题等，并对现场实施效果进行分析，总 结岀驱油效果的影响因素及其规律，为油田生产提供指导关键词：二氧化碳，发展现状；驱油机理；影响因素；应用前景目录第1章概述 11」C0?驱国外发展概况 11.2国内研究应用现状 2第2章二氧化碳驱油特点 42.1二氧化碳的基本性质 42.2二氧化碳的驱油方式 52.3 —＜化碳驱油影响因素分析 62.4矿场上注二氧化碳工艺 8第3章二氧化碳驱油机理 103」二氧化碳的驱油机理 103.2二氧化碳提高采油率的机理 11第4章二氧化碳驱油的应用前景 144」二氧化碳驱油的意义 144.2二氧化碳驱油的应用前景 14第5章结论 16参考文献 17致谢 18第偉概述1. 1 C02驱国外发展概况注入二氧化碳用于提高石油采收率已有30多年的历史。

二氧化碳驱油作为一 项日趋成熟的采油技术已受到世界各国的广泛关注，据不完全统计，冃前全世界 正在实施的二氧化碳驱油项冃有近80个90年代的CO2驱技术日趋成熟，根据1994年油气杂志的统计结果，全世界 有137个商业性的气体混相驱项冃，其中55%采用的是坯类气体，42%采用的是 CO2,其他气体混相驱仅占3%冃前，国外采用二氧化碳驱油的主耍国家有：美 国、前苏联、匈亚利、加拿大、法国、西德等其中美国有十个产油区的292个 油出适用CO2驱，一般提高采收率7 %〜15 %,在西得克萨斯州，CO2是最主耍 EOR方法，一般可提高采收率30%左右1.1. 1国外C02驱项目情况在国外，注二氧化碳（C6）技术主耍用于后期的高含水油藏、非均质油藏以 及不适合热采的重质油藏推广二氧化碳驱油的主要制约因索是天然的二氧化碳 资源、二氧化碳的输送及二氧化碳向生产井的突进问题以及油井及设备腐蚀、安 全和环境问题等为解决以上问题，提出了就注C6提高原油采收率技术，这种技 术是向地层中注入反应溶液，使其在油藏条件下充分反应而释放出cm气体，C6溶 解于原油Z中，降低原油粘度，膨胀原油体积，从而达到提高原油采收率的冃的。

美国是C02驱发展最快的国家自20世纪80年代以来，美国C0?驱项戸不断 增加，已成为继蒸汽驱Z后的第二大提高采收率技术美国冃前正在实施的C02 混相驱项冃有64个最大的也是最早使用C0?驱的是始于1972年的SACR0C油HI 其余半数以上的大型气驱方案是于1984〜1986年间开始实施的，冃前其增产油量 仍呈继续上升的趋势大部分油IH驱替方案中，注入的C0 :体积约占坯类空隙体 积的30 %,提高采收率的幅度为7 %〜22%1.1.2小油田CO?混相驱的应用与硏究过去，CO?混相驱一般是大油［D提高原油采收率的方法大油皿由于生育储量 多，剩余开采期长，经济效益好，而小油WC02驱一般不具有这些优点近年来许 多小油HI实施了 C02混相驱提高原油采收率方案，同样获得了良好的经济效益如 位丁•美国密西西比州的Creek油田就是一个小油田成功实施CO?驱的实例该油田 于1996年被JP石油公司收购时的原油产量只有143m3/d,因油田实施T C02驱 技术，使该油田的原油采收率大大提高，其原油产量在1998年达到了 209 n?/d, 比1996年增加了 46%O1.1.3重油CO?非混相驱的研究与应用C(\驱开采重油一般是在不适合注蒸汽开采的油田进行。

这类油皿的油藏地质 条件是：油层薄，或埋藏太深，或渗透率太低，或含油饱和度太低等注co 2可 有效提高这类油藏的采收率大规模使用C02非混相驱开发重油油皿的国家是土尔 其土尔其有许多重油藏不适合热采方法1986年土尔其石油公司在儿个油田实 施TC02非混相驱,取得了成功其中Raman油田大规模CO?非混相驱较为典型加拿大也有许多重油油藏被认为不适合进行热力开采，加拿大对C0?驱开采重 油进行了大量的研究试验得出，轻油粘度在30饱和圧力下从大约从1・4降 到20,卩斛氐T 15倍另外，在不同温度下重油粘度测量发现，温度达到275 C左 右才能降粘，KU C02 一目溶解在原油中就可使原油粘度降低，并且可以把粘度降 低到用蒸汽驱替的水平1 • 2国内研究应用现状我国东部主要产油区C02气源较少，但注C02提高采收率技术的研究和现场 先导试验却一直没有停止注C02技术在油［B的应用越来越多，已在江苏、中原、 大庆、胜利等油田进行了现场试验1996年江苏富民油田48井进行了 C02吞吐试 验，并已开展了 C02驱试验草3井位于苏北盆地漆渔凹陷草舍油出戴一段油藏 高部位，产层为Edl段，属底水衬托的“油帽子”。

初期自喷生产，日产油约 59t,不含水，无水采油期共367天，综合含水升至22%时停喷，转入机抽生产， 后日产油4 .55t,含水90%为了增油降水，在该井进行了 C02吞吐试验，效果 明显，原油产量上升，含水下降，泵效增加，有效地延缓了原油产量递减江苏 油皿富14断块在保持最低混相压力的状态下，于1998年末开始了 C02水交替 (WAG)注入试验注入6周期后水气比由0.86:1升至2： 1,见到了明显的增油降 水效果水驱后油层中形成了新的含油富集带试验区采油速度由0. 5%升至1. 2%, 综合含水率由93.5%降至63.4%大庆油田从发现第一口二氧化碳气井，到研究应用二氧化碳驱油技术，已走过 13个春秋截至2008年年底，已有6个采油厂建起二氧化碳驱油试验区，累计增 油超过4000吨第二章二氧化碳的驱油特点2. 1二氧化碳的基本性质在标准条件下，也即在0.1 MPa压力下，273.2K （绝对温度）下二氧化碳是气 体状态，气态二氧化碳密度D = O.O8-O.I^/m3 ,气态二氧化碳粘度 “二（）.02〜O.OSmpa • s ,液岳二氧化碳密度D = 0.5 - 0.9/cg/m3 ,液^二氧化碳粘度 “ = 0.05〜0」mpa • s ,但在高压（P > 15MPa ）低温（7 < 40 ）条件下液态与气态 二氧化碳的密度相近D = 0.6-0.8t/m3。

临界温度：=304.2K （绝对）=31.2,临界压力匕.=7.28MPa，当温度超过 临界温度时，压力对二氧化碳相态儿乎不起作用，即在任何压力下二氧化碳均呈 现气体状态，因此在地层温度较高的油层中应用二氧化碳驱油，二氧化碳通常是 气体状态而与注入压力和地层压力无关若地层埋深为1500〜2000m,地温为310〜 350K （绝对）,用10〜20MPa压力向该地层注入二氧化碳的话，它将位于超临界 状态临界温度：=304.2K （绝对）=31.2,临界压力Pcr = 1.2SMPa，当温度超过 临界温度时，压力对CO?相态儿乎不起作用，即在任何压力下C0?均呈现气体状态, 因此在地层温度较高的油层中应用C0?驱油，C0?通常是气体状态而与注入压力和 地层压力无关若地层埋深为1500〜2000m,地温为310〜350K （绝对），用10〜 20MPa压力向该地层注入C02的话，它将位丁超临界状态C0?在水中溶解度随压力增加而增加，随温度的增加而降低，随地层水矿化度 的增加而降低，这耍求我们在应用二氧化碳水溶液时要考虑地层压力、温度、地 层水矿化度的变化C0?溶于水中形成“碳化水”，结果使水的粘度有所增加，例如，溶解3〜5% 质量比浓度时，水的粘度增加20〜30%。

CO?溶解于水时可形成碳酸，它可以溶解 部分胶结物质和岩石，从而提高地层渗透率，注入C0?水溶液后砂岩地层渗透率可 提高5〜15%,白云岩地层可提高6〜75%并且，C0?在地层中存在，可使泥岩膨胀 减弱C0?在油中溶解度远高丁在水中的溶解度，在油中溶解度高丁•甲烷在油中溶解 度，而且其溶解度与原油分子量成止比的增加，但耍注意，C02容易溶于高含蜡量 原油，而不太溶于环烷坯和芳香坯含量高的原油当压力超过“完全混相压力”时，不论油中有多少co2,油与C02都将形成单 相混合物，即达到无限溶混状态，低粘度原油混相压力低，而重质高粘度原油混 相压力高C02与原油混相压力还与原油饱和度有关，当原油饱和压力由5MPa提 高到9MPa ,混相压力则可由8MPa提高到12MPa □地层温度也影响混相压力，当 地层温度由50上升到100时，混相压力耍增加5〜6MPa02. 2二氧化碳的驱油方式2. 2. 1 CO?混相驱混相驱油是在地层高退条件下，油中的轻质坯类分子被C02提取到气相中來， 形成富含坯类的气相和溶解了 C02的原油的液相两种状态当压力达到足够高时， C02把原油中的轻质和中间组分提取后，原油溶解沥青、石蜡的能力下降，这些重 质成分将会从原油中析出，残留在原地，原油粘度大幅度下降，从而达到混相驱 的冃的。

混相驱油效率很高，条件允许时，可以使排驱剂所到Z处的原油白分Z 白的采岀但耍求混相压力很高，组成原油的轻质组分C2-6含量很高，否则很 难实现混相驱油由于受地层破裂压力等条件的限制，混相驱替只适用于API重度比较高的轻 质油藏，同吋在浅层、深层、致密层、高渗透层、碳酸盐层、砂岩中都有过应用 的经验，总结起来，C0?混相驱对开采下面儿类油藏具有更重要的意义a. 水驱效果差的低渗透油藏；b. 水驱完全枯竭的砂岩油藏；c. 接近开采经济极限的深层、轻质油藏；d. 利用CO?重力稳定混相驱开采多盐丘油藏2.2.2 CO?非混相驱C0?非混相驱的主耍采油机理是降低原油的粘度，使原油体积膨胀，减小界而 张力，对原油中轻坯汽化和油提当地层及其中流体的性质决定油藏不能采用混 相驱时，利用C02非混相驱的开采机理，也能达到提高原油采收率的1=1的，主耍应 用包括：a. 可用CO?来恢复枯竭油藏的压力虽然与水相比，恢复压力所用的时间要 长得多，但由于油藏中存在的游离气相将分散C02,使Z接触到比混相驱更多的地 下原油，从而使波及效率增大特别是对于低渗透油藏，在不能以经济速度注水 或驱替溶剂段塞來提高油藏的压力时，采用注C02,就可能办到，因为低渗透性油 层对注入C02这类低粘度流体的阻力很小。

b. 重力稳定非混相驱替用于开采高倾角、垂向渗透率高的油藏c. 重油C0?驱，可以改善重油的流度，从而改善水驱效率d. 应用CO?驱开采高粘度原油2. 2. 3单井非混相C02 “吞吐”开采技术这种单井开采方案通常适用那些在经济上不可能打许多井的小油藏，强烈水 驱的块状油藏也可使用此种三次采油方式最适合那些不能承受油01范围的很人 前沿投资的油藏周期性注入C0?与重油的注蒸汽增产措施相类似，但它不仅限于 重油的开采，而且已成功地用于轻油的开采中虽然增加的采收率并不大，但评 价报告一致认为，这些方案确能在C0?耗量相对较低的条件下增加采油量多数情 况下，采用这种技术的井在试验以前均已接近经济极限该方法的一般过程是把大量的C02注入到生产井底，然后关井儿个星期，让co2 渗入到油层，然后，重新开井生产采油机理主耍是原油体积膨胀、粘度降低以 及坯抽提和相对渗透率效应；在倾斜油层中，尽管油井打在不太有利的位置，利 用这种技术回采倾斜油层顶部的残余油也是可能的C02吞吐增产措施相对来说具有投资低、返本快的特点，有获得广泛应用的可 能性2. 3二氧化碳驱油影响因素分析二氧化碳是怎样驱油的呢？将二氧化碳。