企業(yè)研究論文-北美石油工業(yè)二氧化碳提高采收率現狀研究摘要環(huán)境保護受到高度關注，由于溫室氣體大量排放而引起的全球氣候變暖問題日趨嚴峻，必須采取積極有效措施。應用CO2提高采收率是埋存CO2的重要途徑，美國擁有應用二氧化碳提高采收率的成熟技術。CO2提高采收率包括混相驅油和非混相驅油2種方式，實現了最大CO2的埋存和提高原油產量有機結合，改善開發(fā)效果。北美提高采收率的機理和應用思路研究，必將為全球生態(tài)保護，石油資源的高水平、高效益開發(fā)和可持續(xù)發(fā)展提供理論及實踐依據。關鍵詞二氧化碳，提高采收率，混相驅油，非混相驅油1、應用CO2提高采收率主要工作量在北美陸上油田，CO2-EOR是增加原油產量的成功技術。2004年在世界范圍內有79個CO2-EOR項目，在美國有70個CO2-EOR混相驅油項目，1個CO2-EOR非混相驅油項目。2個CO2-EOR混才目驅油項目在加拿大，5個中試階段的CO2-EOR非混相驅油項目在Trinidad，1個CO2-EOR商業(yè)非混相驅油項目在Turkey。2004年累計日增油約23萬bd，占世界原油產量的0。3%。20世紀80年代在Uungary，CO2-EOR項目數量少且應用規(guī)模小，到90年代中期項目被終止。在Egmanton油田有一CO2-EOR混相驅油項目，項目運行不成功且注入CO2較少。94%的CO2-EOR項目在美國，自80年代以后CO2-EOR項目穩(wěn)定增長。2004年CO2-EOR增加的原油產量占美國提高采收率項目總產量的31%。CO2-EOR的產量占美國石油產量的3.6%。5個大型項目，產油量占所有CO2-EOR產量的12，Wasson-Deriver項目產量為41000bd，Means項目產量為7200bd。1972年第一個CO2-EOR混相驅油項目在Permian盆地的Sacroc油田實施，在70年代到80年代早期CO2-EOR技術得到適度的發(fā)展，到80年代和90年代雖然油價低，但CO2-EOR技術迅速發(fā)展。有3個主要原因：一是油價決定于新技術的發(fā)展，新技術應用使原油成本下降；二是天然氣藏CO2的大量供應，使得CO2成本降低，到Permian盆地的長距離的CO2輸送管線建成，輸送CO2量為30Mm3d；三是重組后的石油公司經營效果明顯好轉，財政激勵使EOR項目增多。圖1是美國CO2-EOR項目的分布及生產情況。2、CO2-EOR混相驅油實踐CO2-EOR混相驅油項目數量不斷增加，使CO2-EOR應用規(guī)模擴大，提供了CO2-EOR驅油的物理化學機理。但CO2-EOR項目實施條件及個別項目效果目前發(fā)表的文章較少。多數CO2-EOR項目在美國的西南部，在德克薩斯州西部的Permian盆地，及新墨西哥東部。其他項目在RockyMountain地區(qū)、墨西哥的Gulf、MidweSt。多數項目使用的CO2來自天然CO2氣藏，氣藏提供高壓高純度的CO2。如Colorado的McElmo圈閉，CO2儲量為283Mm3，儲層地層壓力為13.5MPa。只有少量的CO2-EOR項目的CO2來自人工捕獲的CO2，如CO2來自于氣化過程及化肥廠的廢氣處理。每年來自于人工捕獲的CO2為5.7萬t。最大的項目在加拿大的Weyburn項目，每年有1.8萬t的CO2捕獲于美國的煤氣化工廠。然后通過325km的管線輸送到Weyburn油田，日增產原油1000bd。美國有2個具有氣化過程的工廠為Rangely和Shanon，每年提供1.2萬tCO2。CO2-EOR實施的儲層地質條件：儲層的深度范圍在10003000m范圍內；致密和高滲透率儲層；原油粘度為低的或中等級別；儲層為砂巖或碳酸巖。Permian盆地的10個CO2-EOR項目實踐表明，儲層中注入純凈的CO2(注入總量CO2和循環(huán)注入CO2是有區(qū)別的)，平均164m3CO2替換每桶原油(即330kgb)。在RockyMounrain為270kgb，在Midwest為400kgb。在Permian盆地提高采收率10.9%，在RockyMountain地區(qū)提高采收率7.6%，在Midwest提高采收率7.2%。在美國大量的CO2-EOR項目的實踐及研究表明，CO2-EOR混相驅油提高采收率范圍在4%12%之間，而純凈CO2注入儲層，占儲層中流體體積的10%45%。高采收率與水與氣交替注入方法(WAG)有關，CO2采用錐形注入方式效果好，見圖2。由于經濟和技術的原因，不是所有的儲層都適合于CO2-EOR混相驅油。以CO2-EOR的實踐和研究為依據，關于CO2-EOR項目的一般規(guī)律如下：儲層可以達到最小混相壓力(MMP)，可以實現混相驅油并最小消耗CO2；儲層經過注水開發(fā)以后，原油飽和度在35%40%范圍內；儲層的連通性好，儲層縱向非均質性較低，具有中或高等級的滲透率，滲透率應大于100Md；原油比重應高于350API(低于0.85)，粘度在12cp范圍內；雖然很多報告指出成功的水驅是CO2-EOR項目實施的基礎。爭論在于水驅后，儲層中剩余大量的水需要CO2推動，由于CO2溶解在水中會損失大量的CO2，影響驅油效果。CO2-EOR混相驅油存在一些問題，導致項目實施失敗，問題如下：在項目開始之前研究不足，如對儲層的地質的、巖石物理的性質知道得少。低采收率原因如下，一是由于儲層嚴重的非均質性導致CO2驅油效率低；二是CO2注入量低增油效果不明顯；注入的CO2沿高滲透通道早期突破(如在斷層部位)，原因是儲層地質描述工作不細。所以在項目開始之前需要大量的監(jiān)測工作，并且對儲層地質特征進行細致的研究。由于CO2注入量低，使地層壓力下降，導致只有小部分完成混相驅油，驅油效果差。壓力下降，在井眼附近的氫氧化合物、瀝青就會沉淀，導致儲層滲透性發(fā)生變化。使CO2注入壓力升高，儲層注氣能力下降。必須通過提高附近注入井CO2的注入量，來提高地層壓力；CO2-EOR項目規(guī)模受注水管線及油水井數的影響。CO2會使儲層中地層水PH值下降。從石灰?guī)r或儲層中膠結的礦物中溶解Ca。鈣質鹽在儲層中富集，壓力的下降導致鈣質鹽的沉淀，影響項目效果；CO2驅油項目存在設備腐蝕問題，CO2溶解在水中形成碳酸鹽腐蝕鐵質設備及管線。3、C02-EOR非混相驅油實踐與CO2-EOR混相驅油項目相比，CO2-EOR非混相驅油項目較少