二氧化碳驱油技术及比较、CO2-EOR在油田中的应用近几年来,CO2-EOR技术发展迅速。研究表明,将CO2注入油层,不仅能大幅提高采收率， 而且可达到 CO2 减排的目的， 满足环保和油藏高效开发的双重要求。 由于技术的进 步和温室效应的存在,co2-eor越来越受到重视,包括我国在内的很多国家都开展了现场 实验。目前,CO2-EOR已成为美国提高石油采收率的主导技术,2004年美国CO2-EOR增 加的原油产量占全国提高采收率项目总产量的31%。1.1 CO2提高采收率机理CO2-EOR 主要有以下几个方面的作用：（1）使原油体积膨胀CO2 注入油藏后， 可在原油中充分溶解， 一般可使体积增加 10% 100%。 其结果不但 增加地层的弹性能量， 还大大减少了原油流动过程中的阻力， 从而提高驱油效率。（2）降低原油黏度CO2溶于原油后,般可降低到原黏度的0. 10. 01原油初始黏度越高,黏度降低幅 度越大。 黏度降低， 有利于原油流动能力， 提高产油量。（3）改善油水流度比CO2 溶于原油和水， 其黏度增加 20% 30%， 流度降低；原油碳酸化后， 其黏度降低30%80% ， 流度增加。 其综合作用的结果， 使油水流度比趋于接近， 水驱波及体积扩大，有利于原油采出。（4）降低界面张力CO2 极易溶解于原油，其结果大大降低了油水界面张力，有利于原油流动，从而提高了原油采收率。CO2与原油混相后其界面张力降为0 ,理论上可使采收率达到100%。（5）萃取原油中轻烃CO2注入油藏后,部分CO2未溶解于油水中的CO2能萃取原油中的轻烃，使原油相对 密度降低， 黏度降低， 从而提高原油流动性能， 有利于开采。（6）溶解气驱作用随着油井生产井附近的地层压力下降,地层原油中溶解的CO2逸出,逸出的CO2气体 驱动原油流入井筒， 形成内部溶解气驱。1.2 CO2-EOR驱油技术目前CO2-EOR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。另外,CO2-EOR实施中也有热CO2驱、碳酸水驱、就地生成CO2技 术等其他方法。1.2.1 CO2混相驱CO2 混相驱一般采用 CO2 与水交替注入储层的方法， 具体注入方法取决于储层的性质， 主要有连续注入、 简单注入、 锥形注入等（如图 2）。 实施过程中首先注入 CO2， 由于连 续注CO2驱替油层时宏观波及系数很低,因此注水改变二氧化碳的驱油速度,扩大CO2的 波及效率。 基本机理是 CO2 和地层原油在油藏条件下形成稳定的混相带前缘， 该前缘作为 单相流体移动并有效地把原油驱替到生产井（图 3）， 由于混相， 多孔介质中的毛细管力降至为零， 理论上可使微观驱替效率达到 100%。 混相驱要求油藏压力高于或等于 CO2 与原油完全混相的最低压力（MMP）。由于受地层破裂压力等条件的限制,该方法通常用于 注入井采勵井学习参考注入水连埃诧入C0.注入匸0简冊ra.和水託杆注入ri T原油相对密度小于0.89g/cm3,油层温度小于120T的中、深层油藏。通过CO2混相驱，原油采收率比注水方法提高约 30%40%。图 2 CO2 与水交替注入驱油示意图图3 CO2混相驱技术示意图根据以往的经验,co2混相驱对开采下面几类油藏具有更重要的意义（1）不合适水驱开采的低渗透油藏。（2）水淹后的砂岩油藏。（3）接近开采经济极限的深层、 轻质油藏。1.2.2 CO2非混相驱CO2非混相驱效率次于混相驱，但高于水驱或惰性气驱,一般以重力稳定CO2注入方 式生产， 将二氧化碳注入到圈闭构造的顶部 ， 使原油向下及构造两边移动， 在构造两边的 生产井中将原油采出（图 4）。主要采油机理是对原油中轻烃汽化和抽提 ， 使原油体积膨 胀,黏度降低,界面张力减小。另外，CO2还可以提高或保持地层压力,当地层压力下降 时,CO2就会从饱和了 CO2的原油中溢出,形成溶解气驱,达到提高原油采收率的目的。 适用于非混相驱的油藏类型主要有：（1）重油或高黏油油藏；（2）压力衰竭的低渗透油藏；（3）高倾角、垂向渗透率高的油藏。图4 CO2非混相驱技术示意图1.2.3 CO2 吞吐CO2 吞吐的实质是非混相驱， 采油机理主要是原油体积膨胀、降低原油界面张力和黏 度,以及CO2对轻烃的抽提作用。该方法的一般过程是把大量的CO2注入到生产井底,然 后关井几个星期， 让 CO2 渗入到油层， 然后重新开井生产。 这种单井开采技术不依赖于井 与井间的流体流动特性， 适用范围很广， 一般对开采下面几类油藏具有更重要的意义：（1）井间流动性差， 其他提高采收率方法不能见效的小型断块油藏。（2）裂缝性油藏、强烈水驱的块状油藏、有底水的油藏等一些特殊油藏。（3）不能承受油田范围的很大前沿投资的油藏。CO2吞吐增产措施相对来说具有投资低.返本快的特点,能在CO2耗量相对较低的条 件下增加采油量。1.2.4 CO2近混相驱目前， 已有外国研究人员在进行 CO2 驱细管实验时提出：采收率曲线中的转折点不一 定表示由不混相状态到动态混相状态的转变，而可能表示是“近似混相的”。CO2近混相驱 的特点是,驱替压力低于并保持在MMP附近,注入的CO2与油只是接近混相状态。近混 相驱在现场较容易实现， 且有较高的驱油效率。 有研究表明， 大多混相驱项目基本实现的 是近混相， 但由于近混相驱相关的理论和方法研究尚不成熟， 而仍沿用着混相驱评价系统 研究近混相驱驱油机理， 确定近混相驱条件， 是以后油田设计 CO2-EOR 开发项目的发展方 向。1.25热CO2驱热CO2驱是热力采油和混相驱油的联合应用,其驱油机理是热CO2加热油藏及CO2与 原油部分混相。 实施过程中， 首先要加热 CO2，CO2 的加热温度取决于油藏温度及原油性 质， 但必须高于其临界温度（图 5）。 热 CO2 驱广泛适用各种原油和油藏类型， 可有效提 高驱油效率。目前热CO2注入方法主要有热CO2连续注入,热C02、水交替注入,热CO2 注入后注蒸汽。学习参考0,010.0010.0001)0010140 -10040-202060 1闔图5 CO2的PT相图1.2.6 碳酸水驱利用co2溶于水的性质,将CO2和水溶液注入到储油层,水中的CO2在分子扩散作用 下与地层油接触并驱油（图 6）， 但此扩散过程较慢， 与注入纯 CO2 相比， 采收率较低。 计算表明， 向油层注入56倍孔隙体积的3%5%碳酸水， 驱油效率增加10%15%。该方 法通常作为一种辅助性方法使用。注入井采油井图6 碳酸水驱技术示意图1.2.7 CO2泡沫驱CO2 泡沫驱是通过加入发泡剂， 使得 CO2 气体在地层中形成泡沫体系， 增加其流动阻 力,提高波及效率。国外许多经验和研究表明,CO2泡沫驱的性能优于CO2驱,特别是用 于非均质油藏效果更加显著 。 但由于地层中压力很大， 泡沫在运移过程中， 实际上气体向 液膜及地层水中的扩散很难形成理想的泡沫体系。1.28 就地生成 CO2 技术就地生成 CO2 技术是向地层中注入反应液， 反应液为低浓度酸和低浓度表面活性剂及 聚合物的混合液， 这种混合液能够优先进入高渗透层 ， 在高渗透层中， 产生放热化学反应 生成C02。由于开发该项技术在地层中就地产生CO2驱替剂，不需要使用过多的地面设备, 不会对设备产生腐蚀， 所以具有优先推广优势。1.3不同驱油技术的比较不同驱油技术的比较， 如下表 1 所示。序号驱油方式注入方式适用油藏1co2混相驱连续简单，锥形油臧压力高于或等于CO2与原油完全 混相的最低压力(MMP),该法通常用于 原油相对密度小于0.89g/cm3，油层温 度小于120T的中深层油藏2co2非混相驱重力稳定CO2重油或高黏油油藏;压力衰竭的低渗透 油臧;高倾角，垂向渗透率高的油臧3CO2吞吐重力稳定CO2不依赖于井与井间的流体流动特性，适 用范围很广,小型断块油臧，特殊油臧等4co2近混相驱连续简单，锥形5热co2驱热CO2连续注入;热CO2水交 替注入;热CO2注入后注蒸汽加热温度必须高于临界温度，适用各种 原油和油藏类型,可有效提高驱油效率6碳酸水驱扩散慢，采收率低(较纯CO2)，通常为一种辅助性方法7co2泡沫驱co2泡沫驱的性能优于co2驱,尤其非 均质油藏，但泡沫受地层压力大的影响， 实际较难形成理想的泡沫体系8就地生成CO2技 术无需过多的地面设备，不会有腐蚀问题， 具有优先推广优势