CO2驱油提高采收率技术的研究现状与分析

刘 婷

(济宁职业技术学院机电工程系)

CO2驱油提高采收率技术的研究现状与分析

刘 婷

(济宁职业技术学院机电工程系)

针对化石能源利用过程中排放CO2引起的温室效应问题，同时为满足油藏高效开发的要求，介绍一种CO2驱油提高采收率技术，分析其驱油机理，并总结目前国内外EOR技术的应用与开发现状，指出目前我国EOR应用的前景。

CO2驱油 原油采收率 EOR技术 CO2捕捉与封存

目前，世界一次能源消费仍以化石能源为主，特别是我国一次能源比例中化石能源更是占到将近90%。而化石能源消费中排放的CO2产生了严重的温室效应，引起全球气温逐步升高，由此引发的环境问题受到世界各国的关注。降低CO2排放量可以通过提高能源效率、开发洁净能源等主动措施，或者提高地球陆地系统对CO2的吸收能力来实现。

针对油田采用注水开发技术进一步提高采收率存在水资源有限的问题，并考虑到温室气体排放与CO2封存问题，国内外近年来大力开展了CO2驱油提高采收率(Enhanced Oil Recovery，EOR)技术的研究。CO2驱油EOR技术就是把CO2注入油层中以提高采油率的技术。与其他驱油技术相比，CO2驱油具有适用范围大、驱油成本低及采油率高等优点。该技术不仅能满足油田开发的需求，还可以解决CO2的封存问题，保护大气环境，尤其对低渗、特低渗透油藏，EOR技术可明显提高采收率。

1 注CO2提高原油采收率的驱油机理

CO2比一般烃类气体易溶于水，也易达到超临界状态。处于超临界状态时，CO2密度增加，粘度降低，扩散系数急剧上升，溶解能力显著提高。

注CO2提高采收率的机理主要包括以下几点[1～5]：

a. 降低界面张力。CO2能够抽提原油中的轻质组分或使之汽化，以降低界面张力，减少残余油饱和度，从而提高原油采收率。

b. 膨胀作用[3]。研究表明，充分溶解CO2的原油体积将膨胀10%～40%，为驱油提供了动能，提高了驱油效率[4]。

c. 降粘作用[6]。当CO2溶解于原油时，原油粘度显著下降。原油原粘度越高，在碳酸作用下粘度降低的幅度就越大。

d. 溶解气驱作用。随着压力下降，大量的CO2游离、膨胀、脱出，将原油驱入井筒，起到溶解气驱的作用。

e. 改善油水的流度比。大量CO2溶于原油和水后，原油的粘度降低，水的粘度升高，油和水的流度趋向靠近，油和水的流度比得到改善，从而扩大波及面积[7]。

f. 提高渗透率作用[8]。CO2溶于水产生的酸化作用使地层渗透率得以改善，并在一定程度上疏通地层堵塞，恢复产能。

2 国内外EOR技术的应用与研究现状

2.1 注CO2提高采收率的主要方法

目前，EOR技术的实施方法主要有 CO2混相驱、CO2非混相驱和CO2吞吐，其中CO2混相驱应用最为普遍[9]。

CO2混相驱[1,10]是一种将CO2与水交替注入储层进行驱油的方法。注入的流体与油藏原油在油层中反复接触，发生分子扩散作用，最终消除多相状态，达到混相。该混相带前缘作为单相流体移动并有效地把原油驱替到生产井。

CO2非混相驱[1,10,11]中，CO2溶入原油后使油膨胀，并降低油的粘度，从而达到驱油增产的目的。

CO2吞吐[1]与蒸汽吞吐相似，在生产井中注入一定量CO2气体后，关井使原油与CO2充分溶混，然后开井采油。

2.2 国外EOR技术发展与应用现状

EOR技术最早可以追溯到1952年，Wharton等最早取得了利用CO2采油的专利。此后，注CO2-EOR工作一直在进行。

20世纪90年代，CO2驱油技术日趋成熟。根据1994年《Oil & Gas Journal》的统计结果，全世界有137个商业性的气体混相驱项目，其中55%采用的是烃类气体，42%采用的是CO2，其他气体混相驱仅占3%。2006年，世界EOR年产量为8 716万吨，其中CO2-EOR产量占总产量的14.4%。

国外采用CO2驱油的国家有美国、前苏联、匈亚利、加拿大及法国等。美国CO2气源丰富，EOR技术中广泛采用CO2混相驱。美国有10个产油区的292个油田适用CO2驱油，一般提高采收率7%～15%，在西得克萨斯州，CO2驱油是最主要的EOR方法，一般可提高采收率30%左右。

2.3 国内EOR技术发展与应用现状

以1963年大庆油田的先导性试验为基础，目前国内CO2驱油呈快速发展态势。1988年大庆油田在萨南东部过渡带开辟了注CO2试验区，试验采用前期进行水驱、后期进行水气交替注入的方式。1999年中原油田进行了CO2混相驱的研究。2005年胜利油田首次把CO2和水蒸气结合起来应用于热力采油，不断提高热采配套的工艺水平。另外，华北、吉林等油田也对 CO2驱油做过可行性研究。

3 CO2-EOR技术应用展望

利用CO2驱油提高采收率、实现增产在我国石油开采作业中有着巨大的应用潜力。

目前，考虑到减排、封存CO2的要求，将CO2捕捉与封存(CO2Capture and Storage，CCS)技术和CO2驱油提高采收率技术结合已成为研究热点[12～14]，利用化石能源使用过程中排放的高纯CO2驱油既可以解决驱油的气源问题，又可以有效封存CO2。

4 结束语

CO2溶入原油后，油藏性质得到了改善，原油采收率得到了有效提高，因此注CO2提高原油采收率技术正越来越受到世界各国的重视。CO2提高采收率技术将向着捕集-封存-应用一体化的方向发展。考虑到与CCS技术的结合，可以预测，CO2-EOR技术将在改善油田开发效果、提高原油采收率方面得到广泛应用。

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ResearchandAnalysisofTechnologiesforEnhancingOilRecoverybyCO2Drive

LIU Ting
(DepartmentofMechanicalandElectricalEngineering,JiningVocationalandTechnicalCollege)

Aiming at “greenhouse effect” caused by CO2emission in the process of consuming fossil energy and considering the oil reservoir development, the technology of enhancing oil recovery (EOR) through CO2drive in petroleum exploitation was expounded; and through summarizing and analyzing existing EOR technologies at home and abroad, the application prospect of EOR in our country was pointed out.

CO2drive, oil recovery, EOR technology, CO2capture and being in storage

TH89

A

1000-3932(2017)04-0341-03

2016-11-25，

2016-12-21)

刘婷(1977-)，讲师，从事化工机械专业的教学与研究，dqpilt@163.com。