二氧化碳驱提高采收率技术

1、二氧化碳驱提高采收率技术二氧化碳驱提高采收率技术二、国内外二、国内外CO2CO2驱的研究与应用概况驱的研究与应用概况五、五、COCO2 2驱矿场应用实例驱矿场应用实例六、结论六、结论四、四、COCO2 2驱油藏工程参数及优化技术驱油藏工程参数及优化技术三、三、CO2CO2驱适合的油藏类型及地质条件驱适合的油藏类型及地质条件 一、一、CO2CO2驱油机理驱油机理 CO CO2 2驱油机理也极其复杂，且与油藏压力、驱油机理也极其复杂，且与油藏压力、油藏温度、油藏流体性质有密切关系。油藏温度、油藏流体性质有密切关系。 通过研究国外二氧化碳在现场中的应用，通过研究国外二氧化碳在现场中的应用，联系我国油

2、藏工程所做的研究工作，容易得出联系我国油藏工程所做的研究工作，容易得出二氧化碳驱油的主要机理有以下几个方面：二氧化碳驱油的主要机理有以下几个方面：1.1.降低原油粘度降低原油粘度当二氧化碳溶解于原油当二氧化碳溶解于原油时，原油粘度显著下降时，原油粘度显著下降. .下降幅度取决与压力，下降幅度取决与压力，温度和非碳酸原油的粘温度和非碳酸原油的粘度大小。度大小。原油粘度越高，在碳酸原油粘度越高，在碳酸作用下粘度降低的百分作用下粘度降低的百分数就越高。数就越高。原油粘度降低与原油粘度降低与CO2CO2饱和压力的关系饱和压力的关系2.2. 改善流度比改善流度比 大量大量COCO2 2溶于原油和水，将使

3、原油和水碳酸化。溶于原油和水，将使原油和水碳酸化。原油粘度随之降低，同时水的粘度将会升高。原油粘度随之降低，同时水的粘度将会升高。 根据前苏联有关文献报道，根据前苏联有关文献报道，COCO2 2溶于水可以使水溶于水可以使水的粘度提高的粘度提高20%20%左右。由于碳酸化后，油和水的流度左右。由于碳酸化后，油和水的流度趋向靠近，所以它能够改善油与水的流度比，从而扩趋向靠近，所以它能够改善油与水的流度比，从而扩大波及面积。大波及面积。 3. 3.原油体积膨胀原油体积膨胀 一定体积的二氧化碳溶解于原油，根据压力，一定体积的二氧化碳溶解于原油，根据压力，温度和原油组分的不同，可使原油体积增加温度和原油

4、组分的不同，可使原油体积增加10%10%100%100%。膨胀系数取决于溶解二氧化碳摩尔组分和原。膨胀系数取决于溶解二氧化碳摩尔组分和原油的相对分子质量。由于体积膨胀，为驱油提供了油的相对分子质量。由于体积膨胀，为驱油提供了动能，提高了驱油效率。动能，提高了驱油效率。 4.4.萃取和汽化原油中的轻烃萃取和汽化原油中的轻烃 二氧化碳首先萃取和汽化原油中轻质烃，随后较二氧化碳首先萃取和汽化原油中轻质烃，随后较重质烃被汽化产出，最后达到稳定。萃取和汽化现重质烃被汽化产出，最后达到稳定。萃取和汽化现象是二氧化碳混相驱油的重要机理。象是二氧化碳混相驱油的重要机理。 5.5.混相效应混相效应 二氧化碳与原

5、油混相后，不仅能萃取和汽化原油二氧化碳与原油混相后，不仅能萃取和汽化原油中轻质烃，而且还能形成二氧化碳和轻质烃混合的油中轻质烃，而且还能形成二氧化碳和轻质烃混合的油带。油带移动是最有效的驱油过程，它可以使采收率带。油带移动是最有效的驱油过程，它可以使采收率达到达到90%90%以上。以上。6.6.降低界面张力降低界面张力 二氧化碳驱油的主要作用是萃取和汽化原油中轻二氧化碳驱油的主要作用是萃取和汽化原油中轻烃，大量的轻烃与二氧化碳混合，可大幅度降低油水烃，大量的轻烃与二氧化碳混合，可大幅度降低油水界面张力，减少残余油饱和度，从而提高了原油采收界面张力，减少残余油饱和度，从而提高了原油采收率。率。7

6、.7.溶解气驱作用溶解气驱作用 大量的二氧化碳溶于原油中具有溶解气驱的作用。大量的二氧化碳溶于原油中具有溶解气驱的作用。降压采油机理与溶解气驱相似，随着压力下降，二氧降压采油机理与溶解气驱相似，随着压力下降，二氧化碳从液体中逸出，液体内产生气体驱动力，提高了化碳从液体中逸出，液体内产生气体驱动力，提高了驱油效果。另外，一些二氧化碳驱替原油后，占据了驱油效果。另外，一些二氧化碳驱替原油后，占据了一定的空隙空间成为束缚气，也可以使原油增产。一定的空隙空间成为束缚气，也可以使原油增产。8.8.提高渗透率提高渗透率 碳酸化的原油和水，不仅改善了原油和水的流度碳酸化的原油和水，不仅改善了原油和水的流度比

7、，而且还有利于抑制黏土膨胀。二氧化碳溶于水后比，而且还有利于抑制黏土膨胀。二氧化碳溶于水后显弱酸性，能与油藏的碳酸盐反应，使注入井周围的显弱酸性，能与油藏的碳酸盐反应，使注入井周围的油层渗透率提高。可见碳酸盐岩油藏更有利于二氧化油层渗透率提高。可见碳酸盐岩油藏更有利于二氧化碳驱油。碳驱油。二、国外二、国外COCO2 2驱应用及研究概况驱应用及研究概况据美国据美国油气杂志油气杂志最新统计，目前正在实最新统计，目前正在实施的施的COCO2 2驱项目数：驱项目数：（104m3） 美国是美国是COCO2 2驱发展最快国家驱发展最快国家. .自自8080年代以来年代以来,CO,CO2 2驱已成为继驱已成

8、为继蒸汽驱之后的第二大提高采收率技术蒸汽驱之后的第二大提高采收率技术. .目前美国的目前美国的COCO2 2驱项目驱项目已遍布已遍布1313个州和墨西哥湾个州和墨西哥湾. .美国大多数气驱方案是在美国大多数气驱方案是在2020世纪世纪8080年代中期以后实施的年代中期以后实施的, ,目前其增产油量仍呈继续上升的趋势目前其增产油量仍呈继续上升的趋势. .为了加大为了加大COCO2 2驱技术的应用力度驱技术的应用力度, ,美国已投巨资修建了美国已投巨资修建了40004000多多公里、跨越了四个州的公里、跨越了四个州的COCO2 2气输送干线气输送干线. .198419841986198619881

9、988199019901992199219941994199619961998199820002000项目项目13313318118113313313713711911910910910510592928080产量产量211521152720272026432643257825782635263524132413243424342548254824242424项目项目138138206206124124505049493030121211111010产量产量77.777.798.198.1 130.6130.6 68.868.812.712.711110.80.80.80.89.39.3项目项

10、目585866665757565654545555616166666464产量产量 156.1156.1 172.9172.9375375555.3555.3 841.9841.9 937.2937.2 990.7990.7 1039103911001100EOR方法EOR方法蒸汽驱蒸汽驱聚合物聚合物COCO2 2驱驱美国美国COCO2 2驱的应用情况驱的应用情况美国美国2323个典型的个典型的COCO2 2混相驱项目情况混相驱项目情况油油田田名名称称 岩岩性性 油油藏藏 深深度度 m m 油油藏藏 温温度度 孔孔隙隙 度度 % % 渗渗透透 率率 m m2 2 有有效效 厚厚度度 m m 相

11、相对对 密密度度 粘粘度度 m mP Pa a. .s s C CO O2 2 注注入入量量 % %P PV V 采采收收率率 O OO OI IP P/ /% % S SA AC CR RO OC C 石石灰灰岩岩 2 20 01 10 0 5 54 4. .4 4 3 3. .9 9 0 0. .0 00 02 2 0 0. .8 82 20 03 3 3 30 0 7 7. .5 5 D Do ol ll la ar rh hi id de e 硅硅藻藻岩岩 2 23 37 77 7 4 48 8. .9 9 1 17 7. .0 0 0 0. .0 00 09 9 1 14 4. .6

12、 6 0 0. .8 82 25 5 0 0. .4 4 3 30 0 1 14 4. .0 0 E Ea as st t V Va ac cu uu um m 鲕鲕状状白白云云岩岩 1 13 34 41 1 3 38 8. .3 3 1 11 1. .7 7 0 0. .0 01 11 1 2 21 1. .6 6 0 0. .8 83 34 48 8 1 1. .0 0 3 30 0 8 8. .0 0 F Fo or rd d G Ge er ra al ld di in ne e 砂砂岩岩 8 81 17 7 2 28 8. .3 3 2 23 3. .0 0 0 0. .0 06 6

13、4 4 7 7. .0 0 0 0. .8 82 25 51 1 1 1. .4 4 3 30 0 1 17 7. .0 0 M Me ea an ns s 白白云云岩岩 1 13 34 41 1 3 37 7. .8 8 9 9. .0 0 0 0. .0 02 20 0 1 16 6. .5 5 0 0. .8 88 82 26 6 6 6. .0 0 5 55 5 7 7. .1 1 N No or rt th he ea as st t P Pu ur rd dy y 砂砂岩岩 2 24 49 99 9 6 64 4. .4 4 1 13 3. .0 0 0 0. .0 04 44 4

14、 1 12 2. .2 2 0 0. .8 84 49 98 8 1 1. .5 5 3 30 0 7 7. .5 5 N No or rt th h C Cr ro os ss s 硅硅藻藻岩岩 1 16 64 46 6 4 41 1. .1 1 2 22 2. .0 0 0 0. .0 00 05 5 1 18 8. .3 3 0 0. .8 80 06 63 3 0 0. .4 4 4 40 0 2 22 2. .0 0 R Ra an ng ge el ly y 砂砂岩岩 1 19 98 81 1 7 71 1. .1 1 1 15 5 0 0. .0 00 08 8 3 33 3.

15、.5 5 0 0. .8 86 65 54 4 1 1. .6 6 3 30 0 7 7. .5 5 K Ke el ll ly y S Sn ny yd de er r 碳碳酸酸盐盐岩岩 1 19 95 50 0 5 54 4. .4 4 9 9. .4 4 0 0. .0 00 03 3 4 42 2. .4 4 0 0. .8 82 20 03 3 0 0. .4 4 3 30 0 9 9. .8 8 S So ou ut th h W We el lc ch h 白白云云岩岩 1 14 47 78 8 3 33 3. .3 3 1 12 2. .8 8 0 0. .0 01 14 4

16、4 40 0. .2 2 0 0. .8 85 55 50 0 2 2. .3 3 2 25 5 7 7. .6 6 T Tw wo of fr re ed ds s 砂砂岩岩 1 14 46 69 9 4 40 0. .0 0 2 20 0. .3 3 0 0. .0 03 33 3 5 5. .5 5 0 0. .8 84 44 48 8 1 1. .4 4 4 40 0 1 15 5. .6 6 W We er rt tz z 砂砂岩岩 1 18 89 90 0 7 73 3. .9 9 1 10 0. .7 7 0 0. .0 01 16 6 5 56 6. .4 4 0 0. .8

17、84 49 98 8 1 1. .3 3 6 60 0 1 10 0 G Ga ar rb be er r 砂砂岩岩 5 59 94 4 3 35 5 1 17 7 0 0. .0 05 57 7 6 6. .4 4 0 0. .7 78 83 39 9 2 2. .1 1 3 35 5 1 14 4 L Li it tt tl le e G Gr re ee ek k 砂砂岩岩 3 31 17 70 0 1 12 20 0 2 23 3. .4 4 0 0. .0 07 75 5 9 9. .1 1 0 0. .8 82 27 79 9 0 0. .4 4 6 60 0 2 21 1. .0

18、 0 M Ma al lj ji ia am ma ar r 白白云云岩岩 1 12 23 34 4 3 32 2. .2 2 1 10 0. .0 0 0 0. .0 01 11 1 1 14 4. .9 9 0 0. .8 84 44 48 8 0 0. .8 8 3 30 0 8 8. .2 2 M Ma al lj ji ia am ma ar r 白白云云质质粉粉砂砂岩岩 1 11 12 28 8 3 32 2. .2 2 1 11 1. .0 0 0 0. .0 01 14 4 7 7. .0 0 0 0. .8 84 44 48 8 0 0. .8 8 3 30 0 1 17 7

19、. .7 7 N No or rt th h C Co ol le es sl le ev ve es s 砂砂岩岩 2 28 80 04 4 1 11 12 2. .8 8 1 15 5. .0 0 0 0. .0 00 09 9 4 41 1. .5 5 0 0. .8 84 44 49 9 0 0. .5 5 6 63 3 1 15 5. .0 0 Q Qu ua ar ra an nt ti in ne e B Ba ay y 砂砂岩岩 2 24 49 93 3 8 83 3. .9 9 2 26 6. .4 4 0 0. .2 23 3 4 4. .6 6 0 0. .8 86 65

20、 54 4 0 0. .9 9 1 19 9 2 20 0. .0 0 S Sl la au ug gh ht te er r E Es st ta at te e 白白云云岩岩 1 15 51 19 9 4 40 0. .6 6 1 12 2. .0 0 0 0. .0 00 08 8 2 22 2. .9 9 0 0. .8 86 65 54 4 2 2. .0 0 2 26 6 2 20 0. .0 0 W We ee ek ks s I Is sl la an nd d 砂砂岩岩 3 39 96 62 2 1 10 07 7. .2 2 2 26 6. .0 0 1 1. .2 2 5

21、 56 6. .7 7 0 0. .8 86 60 02 2 0 0. .3 3 2 24 4 8 8. .7 7 W We es st t S Su us ss se ex x 砂砂岩岩 9 91 14 4 4 40 0. .0 0 1 19 9. .5 5 0 0. .0 02 29 9 6 6. .7 7 0 0. .8 82 29 99 9 1 1. .4 4 3 30 0 1 12 2. .9 9 L Li it tt tl le e K Kn ni if fe e 糖糖粒粒状状白白云云岩岩 2 29 98 87 7 1 11 18 8. .3 3 2 21 1. .0 0 0 0.

22、 .0 03 3 4 4. .9 9 0 0. .8 82 20 03 3 0 0. .2 2 2 22 2 8 8. .0 0 S So ou ut th h P Pi in ne e 结结晶晶白白云云岩岩 2 27 74 43 3 9 96 6. .1 1 1 17 7. .0 0 0 0. .0 01 1 8 8. .4 4 0 0. .8 86 65 54 4 1 1. .8 8 2 22 2 ( (1 1) ) 加拿大石油公司加拿大石油公司19941994年对萨斯喀彻温地区的轻质年对萨斯喀彻温地区的轻质和中质油（原油密度为和中质油（原油密度为0.8550-0.90420.8550-0

23、.9042）油藏进行了）油藏进行了COCO2 2驱综合研究。驱综合研究。19971997年，该公司投资年，该公司投资1111亿美元在该地区的亿美元在该地区的韦本油田进行了第一个大规模韦本油田进行了第一个大规模COCO2 2混相驱。经研究，注混相驱。经研究，注COCO2 2的采收率将比注水高的采收率将比注水高30%-40%30%-40%，生产寿命延长，生产寿命延长2525年以年以上，至少可以再采出上，至少可以再采出20002000万万m m3 3 原油。原油。 加拿大和英国加拿大和英国CO2驱的研究与应用驱的研究与应用注注CO2注水注水生产时间（年）生产时间（年）采收率采收率试验条件：试验条件：

24、采液速度采液速度3.1/年，年，注入速度注入速度8230m3/d，25年后相当于注入了年后相当于注入了0.75HCPV, 注气采收率比注水高注气采收率比注水高19.3北海油田挪威大陆架油藏北海油田挪威大陆架油藏CO2混相驱可行性研究结果混相驱可行性研究结果（据（据LindebergLindeberg，组分油藏模拟软件和三维油藏模型，组分油藏模拟软件和三维油藏模型，19931993）43.262.5前苏联前苏联COCO2 2驱的研究与应用驱的研究与应用注气波及油层厚度提高30%,整个区块增产原油2.88万吨1953年开始对注CO2技术进行研究1967年在图依马津油田进行工业性基础试验试验概况试验

25、概况效果效果注入CO20.14PV,12个月之后,一口含水从90%下降到86%,另一口井从88%下降到72%油田油田 参数参数 谢尔盖谢尔盖耶夫耶夫 奥利奥利 霍夫霍夫 拉达拉达 耶夫耶夫 科兹洛科兹洛夫夫 阿尔德拉赫阿尔德拉赫曼诺夫区曼诺夫区 渗透率，渗透率，m2 地下原油粘度，地下原油粘度，mPa.s 油层温度，油层温度， 0.23 5.7 40 0.04 0.72 27 1.54 30.7 26.5 0.24-0.28 7.0-6.1 30-31 0.548 4.0 36.0 开发井开发井 注入井注入井 50 16 76 25 86 27 50 22 325 98 注注 CO2前采收率，

26、前采收率，% 注注 CO2前含水率，前含水率，% 22.8 51.0 28.8 28.3 42.7 82.7 42.6 80.9 45.2 80.2 CO2注入量注入量,PV 气水比气水比 最终采收率增长最终采收率增长% 0.15 1:1.5 10.4 0.15 1:1 12.4 0.12 1:3.1 12.8 0.12 1:2.8 10.4 0.30 1:3 13.0 前苏联部分油田前苏联部分油田COCO2 2驱矿场应用情况驱矿场应用情况 据俄罗斯据俄罗斯石油业石油业杂志杂志20002000年年No.1No.1报道，俄联邦石报道，俄联邦石油产量居前的乌拉尔油产量居前的乌拉尔- -伏尔加和西西

27、伯利亚两个地区的伏尔加和西西伯利亚两个地区的372372个油田有个油田有910910个层系渗透率不超过个层系渗透率不超过0.050.05，其中的，其中的355355个层系已建议使用个层系已建议使用COCO2 2气驱。研究和试验还证实，高含水气驱。研究和试验还证实，高含水和深层油藏等难采储量也是和深层油藏等难采储量也是COCO2 2驱技术的目标。驱技术的目标。加拿大有许多重油油藏不适合热采加拿大有许多重油油藏不适合热采,据加拿大研究据加拿大研究,这些油藏在不大于这些油藏在不大于10-12MPa的压力下注入的压力下注入CO2即即可达到降粘的目的可达到降粘的目的,从而增加从而增加10%-15%的采收

28、率的采收率. 渗透率低渗透率低CO2驱的另一个重要应用领域是开采重质油驱的另一个重要应用领域是开采重质油土耳其实施土耳其实施CO2非混非混相驱的相驱的4个重油油田个重油油田Bati RamanIkiztepCamuluAmurlu油藏地质特点油藏地质特点 油层薄油层薄 埋藏深埋藏深含油饱和度低含油饱和度低重油重油COCO2 2驱的研究与应用驱的研究与应用2003020100100300饱和压力（饱和压力（MPa）原油粘度（原油粘度（mPa.s）Nick Mungam所做的轻油和重油在饱和了所做的轻油和重油在饱和了CO2之后的降粘结果之后的降粘结果轻油在轻油在30 MPa饱和压力下粘度从饱和压力

29、下粘度从1.4mPa.s降到降到0.2 mPa.s，降低了，降低了7倍，倍，重油在相同的压力范围下粘度从重油在相同的压力范围下粘度从300 mPa.s降到降到20 mPa.s，降低了，降低了15倍倍在不同温度下重油粘度测量发现，温度达到在不同温度下重油粘度测量发现，温度达到275时才能降粘。时才能降粘。CO2一旦一旦溶解在原油中就可使原油降粘，并且能把粘度降低到用蒸汽驱替的水平。溶解在原油中就可使原油降粘，并且能把粘度降低到用蒸汽驱替的水平。03020100.21.41.21.00.80.60.40饱和压力饱和压力原油粘度原油粘度(mPa.s)轻质油轻质油重质油重质油 国内（大庆、胜利等油田）

30、在国内（大庆、胜利等油田）在7070年代末就对年代末就对COCO2 2驱技术进驱技术进行过室内研究，行过室内研究，2020多年来对多年来对COCO2 2的驱油机理、相态特征等取得的驱油机理、相态特征等取得了比较成熟的认识。了比较成熟的认识。混相驱研究与先导试验：混相驱研究与先导试验：1990-19951990-1995年大庆油田率先在萨南地区进行年大庆油田率先在萨南地区进行了了COCO2 2混相驱先导性试验，混相驱先导性试验，19981998年江苏油田在年江苏油田在F14F14块进行了块进行了COCO2 2混相驱先导混相驱先导性试验，性试验，19991999年中原油田进行了文年中原油田进行了文

31、184184块块COCO2 2混相驱的可行性研究，胜利混相驱的可行性研究，胜利油田也进行了樊油田也进行了樊124124块块COCO2 2混相驱先导试验的研究。尽管已进行的先导试混相驱先导试验的研究。尽管已进行的先导试验都存在一些问题，但研究及试验结果均表明，验都存在一些问题，但研究及试验结果均表明，COCO2 2驱能够较大幅度提高驱能够较大幅度提高原油采收率。原油采收率。COCO2 2吞吐：吞吐：国内部分油田（吉林、胜利等）也陆续实施了许多国内部分油田（吉林、胜利等）也陆续实施了许多COCO2 2吞吐项吞吐项目，如滨南采油厂在一些油井进行目，如滨南采油厂在一些油井进行COCO2 2吞吐后，原油

32、产量大幅提高。经测吞吐后，原油产量大幅提高。经测算，投入产出比为算，投入产出比为1 1：4 4。证实。证实COCO2 2吞吐作为单井增产措施，效果显著。吞吐作为单井增产措施，效果显著。1.适于适于CO2驱的油藏类型驱的油藏类型非混相驱：非混相驱： * *重油或高粘油油藏重油或高粘油油藏 * *压力衰竭的低渗透油藏压力衰竭的低渗透油藏 * *高倾角、垂向渗透率高的油藏高倾角、垂向渗透率高的油藏混相驱：混相驱： * *水驱效果差的低渗透油藏水驱效果差的低渗透油藏 * *深层、轻质油藏深层、轻质油藏 * *水淹后的砂岩油藏水淹后的砂岩油藏三、三、COCO2 2 驱适合的油藏类型及地质条件驱适合的油藏

33、类型及地质条件 15个砂岩油藏中个砂岩油藏中,4个在一次采油之后就开始个在一次采油之后就开始CO2驱驱,其余的在水驱之后其余的在水驱之后,且有相当一部分处且有相当一部分处于高含水阶段于高含水阶段. 油藏类型油藏类型油藏数目油藏数目 平均渗透率平均渗透率砂岩油藏砂岩油藏151533.6md 33.6md 石灰岩油藏石灰岩油藏101049.3md 49.3md 白云岩油藏白云岩油藏33336.8md 6.8md 硅藻土油藏硅藻土油藏5 53.6md 3.6md 碎屑岩油藏碎屑岩油藏1 156md 56md 50md50md以下的占以下的占90%90%30md30md以下的占以下的占80%80% C

34、 O C O2 2驱 在 高 含 水 油 田 的 应 用 呈 上 升 趋 势驱 在 高 含 水 油 田 的 应 用 呈 上 升 趋 势 PostlePostle油田发现于油田发现于19581958年，年，19701970年产量达到高峰为年产量达到高峰为3498m3498m3 3/d/d。注。注COCO2 2前平均产油量仅前平均产油量仅318m318m3 3/d/d，含水高达，含水高达98%98%。19961996年实施年实施COCO2 2气水交替注入。到气水交替注入。到20002000年产量年产量比注比注COCO2 2前增加前增加5 5倍倍，达到，达到1590m1590m3 3/d/d，预计油

35、田生产期，预计油田生产期将延长将延长5 5年，提高采收率年，提高采收率10%10%14%14%。2.CO2驱油藏地质条件驱油藏地质条件储集层条件储集层条件地地质质结结构构 储储集集层层应应具具有有水水动动力力学学封封闭闭性性 油油藏藏非非均均质质性性 油油藏藏非非均均质质性性容容易易造造成成C CO O2 2窜窜流流、 指指进进和和突突破破，降降低低扫扫油油效效率率。 储储油油层层裂裂缝缝 油油藏藏不不宜宜有有天天然然裂裂缝缝， 原原油油饱饱和和度度 原原油油饱饱和和度度最最低低限限为为2 20 0% %。 油油藏藏压压力力 混混相相驱驱时时， 油油藏藏压压力力高高于于C CO O2 2与与原

36、原油油的的最最小小混混相相压压力力。 油油藏藏温温度度 低低于于1 12 20 0 油油层层厚厚度度 2 2. .5 51 18 80 0m m 油油藏藏深深度度 6 60 00 04 40 00 00 0m m 油层非均质性对油层非均质性对COCO2 2驱的影响驱的影响油层非均质性是影响气驱效果的一个非常复杂的因素。油层非均质性是影响气驱效果的一个非常复杂的因素。 不利方面：不利方面：油藏的纵向非均质会使油藏的纵向非均质会使COCO2 2优先进优先进入高渗透层，从而使其在低渗透层中收效甚微。入高渗透层，从而使其在低渗透层中收效甚微。 有利方面：有利方面：若层间连通，由于流动势能差，可若层间连

37、通，由于流动势能差，可引起层间引起层间COCO2 2与原油的交渗流动，也可取得很好与原油的交渗流动，也可取得很好的驱替效果。的驱替效果。渗透率渗透率 应用实例表明，应用实例表明，COCO2 2混相驱在不同渗透率的混相驱在不同渗透率的油藏都取得了较好的效果。油藏都取得了较好的效果。 油藏渗透率低可提供充分的混相条件，减油藏渗透率低可提供充分的混相条件，减少重力分离。少重力分离。 另外，由于注入另外，由于注入COCO2 2有一部分溶解于地层有一部分溶解于地层水中形成碳酸后，可有效改善渗透率。水中形成碳酸后，可有效改善渗透率。Slaughter油田41井产液中碳酸氢盐含量和212井注入能力的变化曲线

38、1000200041井碳酸氢盐含量0注入能力碳酸氢盐含量212井注入量1981年1月1982年1月 1983年1月1984年1月 1985年1月1986年1月CO2溶于地层水形成碳酸后，溶解了碳酸盐胶结物（方解石、菱铁溶于地层水形成碳酸后，溶解了碳酸盐胶结物（方解石、菱铁矿等），产液中碳酸氢盐含量增高，注入能力略有提高，表明随矿等），产液中碳酸氢盐含量增高，注入能力略有提高，表明随CO2的注入，渗透率有所提高。的注入，渗透率有所提高。原原 油油 粘粘 度度 一一 般般 低低 于于 1 15 5m mP Pa a. .s s。 原原 油油 密密 度度 小小 于于 0 0. .8 87 76 6。

39、 原原 油油 成成 分分 富富 含含 C C2 2 C C6 6成成 分分 3.混相驱要求的原油流体条件混相驱要求的原油流体条件四、四、COCO2 2驱油藏工程参数与优化驱油藏工程参数与优化 最小混相压力最小混相压力MMPMMP注气压力注气压力注气量注气量注入速度注入速度气气-水注入比水注入比布井方式布井方式井网密度井网密度最小混相压力定义最小混相压力定义 最小混相压力就是最小混相压力就是CO2与与原油达到混相的最小压力原油达到混相的最小压力.普遍采用的定义普遍采用的定义: 细管驱替试验中细管驱替试验中,注入注入1.2PV的的CO2时驱替出时驱替出95%-98%的油时的压力的油时的压力.1.经

40、验预测经验预测最小混相压力预测方法最小混相压力预测方法2.细管试验细管试验 预测方法很多，如粗略预测最小混相压力的预测方法很多，如粗略预测最小混相压力的NPCNPC法、图板预测、公式预测法等。预测方法通常只用法、图板预测、公式预测法等。预测方法通常只用于于COCO2 2混相驱项目初选时最小混相压力的粗略估算。混相驱项目初选时最小混相压力的粗略估算。 细管试验法是最小混相压力精确测定方法。国细管试验法是最小混相压力精确测定方法。国外在设计外在设计COCO2 2混相驱方案时，均以该方法测定的最混相驱方案时，均以该方法测定的最小混相压力为基准小混相压力为基准。 最小混相压力最小混相压力MMP注气压力

41、注气压力注气量注气量注入速度注入速度气气-水注入比水注入比布井方式布井方式井网密度井网密度 实施实施CO2驱，注入压力越高驱，注入压力越高,驱油机理发挥的越充分驱油机理发挥的越充分,采收率采收率提高幅度越大提高幅度越大.但是但是,注入压力必注入压力必须小于油层破裂压力须小于油层破裂压力. CO2驱油时驱油时,井口允许的最大注井口允许的最大注气压力等于油层允许的最大压力气压力等于油层允许的最大压力加上井筒摩擦阻力损失的压力减加上井筒摩擦阻力损失的压力减去井筒气柱压力去井筒气柱压力: Pi=Pmax+PfPg 最小混相压力最小混相压力MMP注气压力注气压力注气量注气量注入速度注入速度气气-水注入比

42、水注入比布井方式布井方式井网密度井网密度 CO2驱提高采收率幅度随驱提高采收率幅度随CO2用量增加而增大用量增加而增大,但但CO2达到一达到一定量后定量后,采收率提高幅度越来越采收率提高幅度越来越小小.通常通常,注气量根据油藏特性和注气量根据油藏特性和驱动类型驱动类型,通过室内试验确定通过室内试验确定. 美国大西洋富田公司研究中美国大西洋富田公司研究中心分析了许多矿场试验并经过心分析了许多矿场试验并经过数值模拟认为数值模拟认为,CO2混相驱的合混相驱的合理用量一般为理用量一般为0.150.3PV.00.10.20.30.40.50.60.70.860402080100段塞尺寸（段塞尺寸（PV）

43、采收率（采收率（%）9点井网点井网9点井网点井网5点井网点井网5点井网点井网注入量与采收率的关系注入量与采收率的关系（据（据ClaridgeClaridge，油藏物理模型），油藏物理模型） 1. 油带与水区流度油带与水区流度比为比为0.12（有利），（有利），段塞与油带的流度段塞与油带的流度比为比为2.5（不利）（不利）2. 油带与其前方油带与其前方水区流度比为水区流度比为49，段塞与油带的流段塞与油带的流度比为度比为2.2在流度比低的在流度比低的情况下情况下0.2PV的段塞合理的段塞合理在流度比高的在流度比高的情况下情况下0.26PV的段塞合理的段塞合理0.10.15PV的的CO2注入量是最

44、佳注入量。注入量是最佳注入量。19.09.56.43.212.700.050.100.150.20CO2注入量，注入量，PV增产油量，增产油量，104m3美国美国SACROC油田单元油田单元CO2混相驱模拟混相驱模拟计算的计算的CO2注入量与增产效果的关系注入量与增产效果的关系最小混相压力最小混相压力MMP注气压力注气压力注气量注气量注入速度注入速度气气-水注入比水注入比布井方式布井方式井网密度井网密度 注气速度的高低，影响重力分异注气速度的高低，影响重力分异作用及气体粘性指进。作用及气体粘性指进。 注入速度下限计算公式：注入速度下限计算公式： 薄油层和均质厚油层，需要克服重薄油层和均质厚油层

45、，需要克服重力分异的影响，注入速度较高；非均力分异的影响，注入速度较高；非均质正韵律厚油层，要充分利用重力分质正韵律厚油层，要充分利用重力分异作用使气体上升，驱替油层顶部层异作用使气体上升，驱替油层顶部层段的原油，要求的注入速度较低。段的原油，要求的注入速度较低。 KvvvCOOCOO22最小混相压力最小混相压力MMP注气压力注气压力注气量注气量注入速度注入速度气气- -水注入比水注入比布井方式布井方式井网密度井网密度 COCO2 2驱多采用水气交替注入驱多采用水气交替注入方式，气水比一般为方式，气水比一般为1:11:1。在生。在生产中，为控制产气量，逐渐将产中，为控制产气量，逐渐将气水比调整

46、到气水比调整到1:21:2或或1:31:3。如美。如美国的凯利国的凯利森德油田，开始阶森德油田，开始阶段的气水比为段的气水比为2:12:1，当，当COCO2 2累积累积注入量达注入量达0.016PV0.016PV时，发生气窜。时，发生气窜。此后将气水比调整为此后将气水比调整为1:11:1，为进，为进一步控制气窜，气水比调整到一步控制气窜，气水比调整到1:21:2，最后达到，最后达到1:31:3。 06428101214161984 19851986 19871988198919901991199219931994水驱开始注CO2千桶/日19841986198919921994198519871

47、988199019911993千桶/日05101520253035目标产量19921994198519871988199001984198619891991199320406080100120140降低气水比增加气水比降低气水比千桶/日产油量曲线产气量曲线注气量曲线最小混相压力最小混相压力MMP注气压力注气压力注气量注气量注入速度注入速度气气-水注入比水注入比布井方式布井方式井网密度井网密度 COCO2 2驱基本可分为两种驱动方驱基本可分为两种驱动方式：重力驱和水平驱。式：重力驱和水平驱。 在倾斜油层中，把在倾斜油层中，把COCO2 2注到构注到构造上倾部位，并以低速驱替，利造上倾部位，并以低

48、速驱替，利用重力维持用重力维持COCO2 2与原油混合，抑制与原油混合，抑制指进，从而提高波及效率。指进，从而提高波及效率。 在水平层状油藏，采用面积布在水平层状油藏，采用面积布井方式，可减少油气的重力分离，井方式，可减少油气的重力分离，并易于对开发进行适当的调整。并易于对开发进行适当的调整。 00.10.20.30.40.50.60.70.860402080100段塞尺寸（段塞尺寸（PV）采收率（采收率（%）9点井网和线型点井网和线型9点井网点井网5点井网点井网5点井网点井网井网对采收率的影响井网对采收率的影响（据（据ClaridgeClaridge，油藏物理模型），油藏物理模型）1. 油带

49、与水区流度油带与水区流度比为比为0.12（有利），（有利），段塞与油带的流度段塞与油带的流度比为比为2.5（不利）（不利）2. 油带与其前方油带与其前方水区流度比为水区流度比为49，段塞与油带的流段塞与油带的流度比为度比为2.2流度比低时，流度比低时，9点井网好点井网好流度比高时，流度比高时，5点井网优于点井网优于其它井网其它井网最小混相压力最小混相压力MMP注气压力注气压力注气量注气量注入速度注入速度气气-水注入比水注入比布井方式布井方式井网密度井网密度 美国美国COCO2 2驱井网密度的参考驱井网密度的参考标准是标准是0.26km0.26km2 2/ /井。从对国外井。从对国外2424个个

50、COCO2 2驱油矿场应用的统计驱油矿场应用的统计来 看 ， 井 网 密 度 从 不 到来 看 ， 井 网 密 度 从 不 到0.1km0.1km2 2/ /井到井到0.7km0.7km2 2/ /井均有较井均有较好的效果。好的效果。美国大多数美国大多数COCO2 2驱的井网密度驱的井网密度为为0.30.30.4km0.4km2 2/ /井。井。实验技术实验技术物理模型预测物理模型预测岩心驱替试验岩心驱替试验组分模型组分模型数值模拟技术数值模拟技术黑油模型黑油模型流管模型流管模型混合参数模型混合参数模型 CO2驱油藏工程参数的优化技术驱油藏工程参数的优化技术实验技术实验技术物理模型预测物理模型

51、预测岩心驱替试验岩心驱替试验组分模型组分模型数值模拟技术数值模拟技术黑油模型黑油模型流管模型流管模型 组分模型的假设条件是多相流、多种组分，忽略扩散。该模型充组分模型的假设条件是多相流、多种组分，忽略扩散。该模型充分考虑了复杂相态及其相特征如密度、界面张力和粘度，能准确预测分考虑了复杂相态及其相特征如密度、界面张力和粘度，能准确预测WAGWAG中的粘性指进和驱替效率，是预测中的粘性指进和驱替效率，是预测COCO2 2混相驱较为的理想工具。混相驱较为的理想工具。混合参数模型混合参数模型实验技术实验技术物理模型预测物理模型预测岩心驱替试验岩心驱替试验组分模型组分模型数值模拟技术数值模拟技术黑油模型

52、黑油模型流管模型流管模型混合参数模型混合参数模型 流管模型可模拟由于压降或混相带的超覆而使流管模型可模拟由于压降或混相带的超覆而使COCO2 2油运动带消失油运动带消失的过程，这种模型也能精确地处理各种流体间的流动关系以及的过程，这种模型也能精确地处理各种流体间的流动关系以及COCO2 2注入注入后注入能力的变化情况。被认为是预测后注入能力的变化情况。被认为是预测COCO2 2驱水气交替注的有效工具。驱水气交替注的有效工具。五、五、COCO2 2驱矿场试验及应用实例驱矿场试验及应用实例1. 高含水油田高含水油田CO2驱提高采收率实例驱提高采收率实例2. 低渗透油田低渗透油田CO2混相驱开发实例

53、混相驱开发实例3. 稠油油田稠油油田CO2非混相驱开发实例非混相驱开发实例油藏特征：WilmingtonWilmington油田油田发现于发现于19361936年，年，油藏分为七个油油藏分为七个油层 组 ， 深 度 从层 组 ， 深 度 从23002300到到48004800英尺英尺（7007001460m1460m）。）。油藏断层发育，油藏断层发育，地质情况复杂。地质情况复杂。注注COCO2 2前，多数油前，多数油层 的 采 收 率 为层 的 采 收 率 为30%30%。1.高含水油田高含水油田CO2非混相驱提高采收率实例：非混相驱提高采收率实例：Wilmington油田油田Wilmingt

54、onWilmington油田剖面图油田剖面图深度断块基底Wilmington油田，Tar层CO2驱油藏参数 面面积积 164103米米2 油油藏藏深深度度 762m 孔孔隙隙度度 24% 渗渗透透率率 465md 原原油油饱饱和和度度 51% 温温度度 51 目目前前的的压压力力 7.4MPa 原原油油比比重重（在在60时时） 0.9725 油油的的粘粘度度（在在123*时时） 283mPa.s 原油中原油中CO2溶解量随压力的增高而增加溶解量随压力的增高而增加。CO2的溶解作用明显改变的溶解作用明显改变了原油的粘度，当了原油的粘度，当CO2压力在压力在1080磅磅/英寸英寸2（7.4MPa）

55、时，粘度从）时，粘度从283mPa.s降到降到18mPa.s。800700600500400300200100010006002001800140022018014010060201.31.11.21.0oRsBoCO2分压，磅分压，磅/英寸英寸2（绝对）（绝对）CO2溶解量和原油粘度与压力的关系溶解量和原油粘度与压力的关系 粘度粘度CO2溶解量溶解量地层体积系数地层体积系数CO2溶溶解解量量粘粘度度地地层层体体积积系系数数试验区工程参数：试验区工程参数：注入压力：注入压力：8.3MPa8.3MPa注气速度：注气速度：2.832.8310104 4m m3 34.254.2510104 4m

56、m3 3/ /天天/ /井井注水量：注水量：197m197m3 3 / /天天/ /井井 气水比：气水比：1 1：2 2隔挡注水井隔挡注水井COCO2 2注入井注入井生产井生产井CO2驱试验井网构造图驱试验井网构造图 产油量：从产油量：从28b/d28b/d（4.5m4.5m3 3/d/d）升至）升至170b/d170b/d（27m27m3 3/d/d）含水：从含水：从98%98%降至降至84% 84% 先导试验后，先导试验后，COCO2 2驱使用规模逐步扩驱使用规模逐步扩大到整个大到整个TarTar层，层，到到19871987年，采收率年，采收率达到达到11%11%。 20016012080

57、40100908070198119821983含水含水产油量产油量b/d采油速度和累积油产量1981年年3月月开始开始CO2驱驱 生产效果生产效果1)1)地质及油藏描述地质及油藏描述 Rangely WeberRangely Weber油田地质储量为油田地质储量为2.92.910108 8m m3 3。是落矶。是落矶山脉地区最大的油田。储集层由一系列风成砂岩、河成山脉地区最大的油田。储集层由一系列风成砂岩、河成粉砂岩和泥岩交互而成。油藏被粉砂岩和泥岩交互而成。油藏被5 5个泥岩层分成个泥岩层分成6 6个产油个产油层，每个产油层内有许多小的泥岩层段。层，每个产油层内有许多小的泥岩层段。 东北至西南走向的主断层在该油田的东半部延伸约东北至西南走向的主断层在该