注CO2提高致密气藏采收率机理及其影响因素研究

郭帅

摘要：在地层中注入CO能够有效恢复地层压力，尽量避免因为地层压力损失而导致下沉或者水浸的现象。在油田生产开采过程中通过实施CO驱气，能够得到较好的流动比，而且还能够充分保证驱替前缘的稳定性，与此同时，在重力分异作用的影响下，能够有效提升高致密气层的开采效率。CO具有较高的注入性以及溶解性，而且整体回收效率也相對较高，因此可以极大的提升EDR的有效性。

关键词：采收率;注二氧化碳;致密气藏;影响因素

引言

目前在国际上并没有针对致密气实施统一的标准，各个国家在实际生产开采过程中，根据不同生产开采时期以及致密气资源的实际状况、经济技术条件等各种情况来制定出本国的标准，随着目前对致密气认识的不断加深，相关的概念也在不断的改进过程中。在我国，通常情况下都是按照储层的物性来对气藏进行明确分类，通常情况下，都会将渗透率小于0.1×10μm的气藏定义为致密气藏。

与常规气藏相比较，致密气藏同时具备了达西流以及非达西流的渗流特征，而且其还具有一定的启动压力梯度，非均质性也相对较强，在实际开采过程中产能的差异性也比较大;整个地层中的弹性能量相对较小，压力下降非常明显，由此就导致在开采过程中会出现明显的产量递减。

1 注二氧化碳提高致密气藏采收率机理

针对一些废弃的气体向其中注入二氧化碳能够有效提升气田的扫气效率，也能有效促进油气从地层压力恢复，在此基础上，就能充分调动油气从未开采储量。在实际针对甲烷进行驱替的过程中，二氧化碳在气态、液态或者超临界状态下都能够充分发挥出其作用。即使在二氧化碳突破的状态下仍然能够获得很好的甲烷采收率。

1.1筛滤置换作用

二氧化碳分子的分子分布形式呈现出直线型状态，其分子直径要远远小于甲烷，因此其完全能够进入非常小的微孔隙中，但是甲烷却不能进入，二氧化碳的这种现象就被称为是筛滤置换作用[1]。

1.2竞争吸附置换作用

在向储层中注入二氧化碳后，可以有效的提升甲烷的解析以及扩散速率，再注入二氧化碳后，会导致其渗流速度不断增加，从而导致甲烷的分压出现非常明显的下降，这样就能够有效促进甲烷实现解析和扩散;当气体进入岩层中后，两者之间产生的相互作用力主要是由伦敦色散力以及德邦主导力来共同构成，因此就会形成吸附势。随着气体分子电离势以极化率的不断提升，气体分子与分子之间的作用力会不断增强，如此就会导致其吸附势逐渐增加。通常情况下二氧化碳的电离势以及极化率要远远超过甲烷，从而使得二氧化碳实际的吸附势也远远超过甲烷。针对储集层注入二氧化碳气体后，就能够充分发挥出二氧化碳的竞争吸附置换作用，同时的在地层岩石为孔隙中存留的甲烷气体能够被二氧化碳置换出来。

2.注二氧化碳提升致密气藏采收率影响因素

在气层中注入二氧化碳是一项能够实现双赢的技术，其不仅能够将气藏中大量的残存气体置换出来，而且也可以在地层中埋藏大量的二氧化碳气体，有效缓解了温室效应。通过发展气体来提升采收率的开发方案在实际实施过程中会受到很多因素影响，在实际操作过程中操作参数的差异、气体注入压力、二氧化碳气体注入段长、生产井压力等各种因素都会对残存气的采收率造成一定的影响。

2.1二氧化碳的来源

燃料在燃烧过程中会产生大量的二氧化碳气体，当二氧化碳气体聚集到一定程度的时候就会导致出现气候变暖以及海水酸化等环境问题。如果能够将二氧化碳气体从产生源头进行有效收集并储存在特定的设备中，这样就能够有效缓解温室效应的产生。根据相关数据统计发现，2007年全世界范围内通过化石燃料燃烧产生的二氧化碳气体总量已经超过了290亿t。而在电力行业的生产过程中排放的二氧化碳气体占到了绝大多数的比例[2]。

2.2注入压力和注入时机

在超过地层压力的条件下向气层中注入二氧化碳气体，不仅能够有效提升二氧化碳在地层中的埋存量，但是也会导致存气生产量减少。在早期油气藏开发过程中，实施二氧化碳注入提升甲烷采收率的方案整体效果并不明显，但是，在实际注入二氧化碳气体的过程中，当二氧化碳气体进入生产之前，会使得甲烷的采出量明显增加，同时也能够使二氧化碳气体在气场中的保存量得到有效改善。在常规衰竭的情况下，甲烷采储量要远远超过早期注二氧化碳甲烷的产出量。但实际采集作业过程中，让其达到采气的经济极限，之后再利用做二氧化碳气体注入方案，能够要提升甲烷的采收率。

2.3注气速度

在具体实施注二氧化碳提升采收率方案的过程中，二氧化碳的注入速度以及总体的注入量会对甲烷的采收率产生较大的影响。如果在实际中二氧化碳的过程中，注入速度越快，采收率也会不断升高，但是，最终产出的气体会出现非常严重的多气体混合现象。在实际注气作业过程中，当二氧化碳平均的注入速度达到甲烷产出速度的15%时候，就能够额外的提升产出气体采收率8%左右。此外，针对产出的气体，还可以将其中的二氧化碳分离出来，再进行采气回注。随着气藏规模的不断扩大，，二氧化碳的埋存量也会不断增加，但是二氧化碳注入的速度会对及埋存造成一定的影响。

3.结论

（1）针对气藏地质构造的低点合理的注入二氧化碳，就能够有效提升地质构造高点的天然气产量。由于会受到重力分异作用的影响，因此再注入二氧化碳后，气体首先会将气藏底部的天然气置换出来，这样就能够有效避免在注入二氧化碳过程中出现上突的现象，而且也能够对气体的混合有效的限制。

（2）选择与生产近距离较远的地方，在超过地层压力的条件下注入二氧化碳气体，虽然可能会因为地层的渗透率以及气藏的非均质性影响会导致出现二氧化碳突破现象，但是能够有效恢复地层压力。

参考文献：

[1]史云清，贾英，严谨，郑荣臣.大牛地致密低渗气藏注CO_2选区及数值模拟研究[A].中国石油学会天然气专业委员会、四川省石油学会.2016年全国天然气学术年会论文集[C].中国石油学会天然气专业委员会、四川省石油学会：，2016：13.

[2]贾英，史云清，严谨，黄磊，孙雷.基于临界参数改进的超临界CO_2-凝析气体系观测及评价方法[A].中国石油学会天然气专业委员会、四川省石油学会、浙江省石油学会.2017年全国天然气学术年会论文集[C].中国石油学会天然气专业委员会、四川省石油学会、浙江省石油学会：，2017：13.