中国CO2驱油与埋存技术及实践

系统阐述近年来中国CO2驱油和埋存理论及技术的最新进展,并提出了下一步发展方向。基于陆相油藏地质特征,发展和形成了5个方面的理论和关键技术:①丰富了对陆相油藏CO2与原油间的组分传质特征、微观驱油和不同地质体埋存机理的认识;②形成了CO2驱油藏工程参数设计、注采调控、开发效果评价等油藏工程技术系列;③发展了CO2分层注气工艺、高效举升工艺、井筒腐蚀在线监测与防护等采油工程技术系列;④创新了CO2捕集、管道输送、地面注入、产出气循环注入等地面工程技术系列;⑤形成了CO2驱油藏监测、安全环保评价等配套技术系列。在此基础上提出了下一步技术发展方向:①突破低成本CO2捕集技术,提供廉价的CO2气源;②改善CO2与原油之间混相的技术,提高驱油效率;③研发提高CO2波及体积技术;④研制更高效举升工具和技术;⑤加强CO2埋存监测基础理论研究和关键技术的攻关。吉林油田的实践表明CO2驱油与埋存技术在中国具有广阔的应用前景。

低渗透油藏CO2驱油数值模拟方法与应用

为弄清正理庄油田樊142块CO2驱油前缘特征和驱油效果,开展CO2驱油数值模拟方法和采油井开井顺序研究。利用多相渗流理论和数值求解技术,研制全隐式CO2驱油油藏数值模拟器。运用地质和生产资料分析和数值模拟相结合的手段,研究了压力恢复阶段连续注入CO2油层中CO2的分布和前缘推进情况。发现CO2前缘存在明显指进,注入2 a后,前缘已到达樊142-6-2井,前缘距樊142-6-3井和樊141-1-1井的最短距离分别为52和45 m。低压区的樊142-8-3和樊142-7-3井先开井,生产1 a后其余4口井再开井生产为最佳方案,该方案比同时开井累积生产5 a的采收率高1.34%,增产油量为5 407 t。通过采出程度、CO2埋存率和换油率对比可以看出开井顺序对驱油效果影响显著。

国内外注CO2驱油地面注入工艺研究现状

外注CO2驱油地面注入工艺在石油开发与环境保护中具有重要作用。目前,外注CO2驱油地面注入工艺在石油开发中得到广泛应用。本文旨在通过对外注CO2驱油地面注入工艺在国内外的研究现状进行分析,为对该工艺的深入了解提供参考支持。

致密砂岩储层CO2驱油特征的核磁共振实验研究

利用核磁共振技术对致密砂岩储层不同渗透率级别基质岩心和裂缝基质岩心不同驱替压力下CO2驱油特征进行了研究,简述核磁共振原理及实验方法。表明:致密砂岩储层特低、超低渗透基质岩心在初始CO2驱替压力下,岩心毛细孔隙和微毛细孔隙区间的油不同程度被采出,随着CO2驱替压力增大,特低、超低渗透基质岩心毛细孔隙区间油的采出程度不断增加且累积采出程度不同。裂缝致密砂岩储层岩心,裂缝和毛细孔隙区间的油在初始CO2驱替压力下,岩心裂缝中的油及毛细孔隙中的部分油被驱替出来,CO2驱替压力提高毛细孔隙、微毛细区间油的采出程度和累积采收程度较小。致密砂岩储层特低、超低渗透基质岩心和裂缝致密砂岩储层岩心,随着CO2驱替压力增大毛细孔隙区间的部分剩余油成正比增加进入到微毛细孔隙区间改变储层剩余油分布。核磁共振技术能够深入研究致密砂岩储层CO2不同驱替压力阶段,岩心裂缝、毛细孔隙区间、微毛细孔隙区间油的采出程度和剩余油分布情况,对于研究致密砂岩储层微观驱油机理具有较重要的价值。

我国CO2驱油注采工艺技术现状及下步研究方向

基于CO2驱注采井完井管柱技术难点,系统阐述了国内CO2驱注采井完井管柱的研究历程和发展现状,总结出CO2驱注采井完井管柱的技术关键是注入井完井管柱的密封性能和采油井完井管柱的防腐防气性能。国内油田CO2驱先导试验表明,封隔器的不断优化、油管的气密性检测等技术有助于提高注入井的密封性;CO2缓蚀剂配方和加注工艺、气举控套、井下油气分离等工艺有助于提高采油井的泵效。同时,针对矿场注采井面临的技术难题,指出了CO2驱注采工艺的下步研究方向。

CO2驱油中岩石物性的变化规律

为了提高低渗透油田采收率，在扶杨油层地质条件下，通过室内实验，研究了注CO2后岩石性质变化规律。结果表明：随着岩石与CO2接触时间增加，岩石渗透率增加、孔隙度增加，平均孔隙半径减小，但岩石中小孔隙和大孔隙体积均增加，小孔隙体积比大孔隙增加得更多。变化原因是由于CO2与水形成碳酸，碳酸分解成H^＋和HCO2^-后，溶解岩石中长石、方解石、硬石膏等矿物，从而改变岩石孔隙结构。

腰英台特低渗油田CO2驱油参数优化研究

腰英台油田为低孔特低渗透油藏,油井自然产能低,压裂后含水高,无效井和低效井比例大、采油速度低,地层压力下降快,采收率低,急需实施有效的提高采收率技术。CO_2驱油作为三次采油的重要手段,能够显著提高特低渗油藏采收率。从腰英台油田地质模型入手,建立储层三维地质模型,利用数值模拟方法,对腰英台油田CO_2驱油开发的关键参数进行优化。结果表明,合理的注入速度为40-50 t/d,最佳注入量为0.8 HCPV,最优生产井流压6-7 MPa,系统注入压力20 MPa,且在条件允许的情况下,可以停产2月注气恢复压力,同时注入半年后视生产情况补孔采油。

特低渗透油藏CO2驱油调整技术界限

大庆外围油田CO2驱油试验开展了10多年,针对当前调整技术存在一些不适应性,开发过程中暴露出来的气窜严重、受效差和受效不均匀、单一数值模拟计算的调整界限参数不够精确指导开发调整等问题,研究了影响CO2驱油效果的6个彼此相互关联的调整技术界限:流动压力、注气压力、注气速度、地层压力、注采比、气油比。选取典型代表S101试验区,应用数学计算方法与数值模拟相结合确定相应技术界限参数,通过加权平均法,得到了符合油藏开发现状问题的精准特低渗透油藏CO2驱油开发调整技术界限参数,并根据所得界限对不合理参数进行调整。形成一套针对大庆外围油田特低渗透油藏CO2驱油开发综合调整技术,实现CO2驱油精准开发调整目的。

CO2驱油下非金属管材耐蚀性能初步评价

在CO2驱油环境中,采用碳钢的集输管网中刺漏、穿孔现象频发。使用增强塑料类的非金属管道代替部分金属管道,对减轻腐蚀、降低维护成本具有重要意义。利用腐蚀浸泡实验研究了高矿化度、高CO2含量下,柔性复合管、芳胺玻璃钢管的渗透性、膨胀性、力学性能随浸泡周期的变化。结果表明,随着浸泡时间增加,2种非金属材料的渗透率、膨胀率增大,拉伸强度下降。其中芳胺玻璃钢管的渗透性大,膨胀率相对较小,拉伸强度高。柔性复合管的渗透率小,膨胀率相对较大,拉伸强度小。根据变化后的力学性能进行强度校核后,2种材料均能满足3 MPa的集输压力要求。根据实验结果,计算得到不同管线规格下的最大许用压力。

一种新型CO2驱油注气管柱的研制及应用

CO2驱油是有效提高原油采收率的手段之一。苏北油田自2005年开始注CO2驱油试验,前期注气管柱采用Y221封隔器密封管柱,基本满足注气的要求,但也存在注气管柱气密封性能差、反洗阀打不开、无法循环更换油套环空缓蚀剂等问题,导致油管、油层套管腐蚀严重,后期施工困难。从2014年起,在研制采用Y445J封隔器的基础上,对油管材质等进行改进优化,设计了新型CO2驱油注气管柱(φ73.02mmN80-3Cr-BGT1扣气密封油管+滑套开关+Y445J封隔器+φ73.02mmN80外加厚油管+多功能注气阀)。现场试验8井次,试验井均能够保证套压长期为零的良好状态。试验表明,该管柱具有气密封性能良好、可以循环更换油套环空缓蚀剂、防返吐等优点,各项性能符合设计要求,值得推广。

大庆油田特低渗透油层CO2驱油筛选方法研究

大庆油田特低渗透油层由于孔隙喉道窄小复杂,存在启动压力梯度,为非达西渗流特征,注水开发渗流阻力大,难以建立有效驱动体系。注CO2驱油已经成为特低渗透油层未开发难采储量有效动用的开发技术和已开发特低渗透油层提高采收率的有效途径。为了研究提高CO2驱油采收率的方法,明确特低渗透油层CO2驱油界限,开展了筛选方法研究,为大庆油田上产规划部署提供技术支持及依据。

CO2驱油-埋存一体化评价方法

CO2驱油-埋存一体化工程项目缺乏能够同时评价CO2的驱油和埋存效果及综合评价项目的方法。为此,本文提出了CO2驱油-埋存一体化评价方法,构建了驱油-埋存综合效应因子,引入粒子群优化(PSO)算法来优化驱油-埋存过程前、中、后期的注入速度、生产流压和阶段时长。研究结果表明:在不考虑生产成本的情况下,注采时间越长,驱油-埋存效果越好。无论是以驱油还是以埋存为主,项目初期均要维持高压低速驱替。若注重埋存效果,项目中期需要降低注入速度,项目的后期则需要重新提高注入速度;若注重驱油效果,项目中、后期需要大幅降低注入速度,同时要酌情降低生产流压,提高产油量。

CO2驱油与封存中时移地震监测AVO模型研究——以鄂尔多斯盆地低孔低渗储层为例

针对鄂尔多斯盆地致密储层CO2驱替过程中时移地震监测可行性问题,以苏里格地区的致密含油砂岩储层为基础,首先利用考虑压力变化的Digby模型来进行干岩石体变模量和切变模量的计算。其次,利用Digby模型结合Gassmann方程进行横波速度和纵波速度预测,及注入CO2后随压力变化纵、横波速度的计算。然后以黄234井的含油储层测井数据为基础建立两层介质模型。最后,计算注入CO2情况下随地层压力和CO2饱和度变化情况下的AVO梯度截距。研究发现随着地层注入压力增大,梯度减小,截距增大;随着CO2饱和度增加,梯度减小,截距也减小;CO2注入前后的反射系数差异明显,致密砂岩油层注入CO2后,其AVO特性呈现第二类含气砂岩的特征,可以被二次监测地震有效地监测出来。

腰英台油田CO2驱油注采参数优化设计研究

针对腰英台油田注水开发效果差和松南气田天然气脱碳埋存问题，开展高含水低渗透油藏注CO2驱先导性试验。根据腰英台油田的具体地质特征，应用数值模拟技术和油藏工程方法，对CO2驱油注采参数进行了深入的研究。结果表明，腰英台油田注入CO2气中CHn的含量应低于10％，CO2注入速度在45～50t／d，注入总量为0．8HCPV，生产井流压控制在6～7MPa，预测连续注气可提高采收率6．65％。

不同参数下特低渗透油藏CO2驱油效果实验研究

为了确定储层物性、注入方式、注采参数等开发参数对特低渗透油藏CO2驱油效果的影响规律,开展了不同渗透率、不同注气压差、水/CO2气体交替注入方式以及油藏非均质性条件下的CO2驱替实验。实验结果表明,CO2驱最终采收率随着岩心渗透率、注气压差的增大而增大,水/CO2气体交替注入方式较CO2连续注入的最终采收率要高出近10%,而储层的非均质性越强则越不利于特低渗透油藏的CO2驱,裂缝性油藏更易于发生气窜导致最终采收率极低。

黄土塬地区CO2驱油封存泄漏土壤监测体系研究

为保障鄂尔多斯盆地黄土塬地区CO2驱油封存项目的安全开展,通过对CO2驱油封存技术和黄土塬地区地形地貌及土壤环境特点进行综合分析,辨识了黄土塬地区CO2驱油封存过程中CO2泄漏在土壤中的空间运移特征,探究了土壤环境参数的变化规律,总结了土壤不同环境指标和土壤层位下适宜的CO2泄漏监测方法,建立了一套适用于黄土塬地区特点的全时空、立体化、多参数的CO2驱油封存泄漏土壤监测体系。结果表明:黄土塬地区CO2驱油封存过程中CO2泄漏易受其地形地貌及土壤特点的影响,具有明显的纵向易反渗、横向多源化的空间运移特征以及土壤环境指标响应程度夏季高、冬季低的时间响应特征,所建立的监测体系对该地区土壤环境特点及CO2泄漏特征具有一定的适应性,可为其他复杂地区土壤CO2泄漏监测提供指导。

张家垛油田阜三段油藏CO2驱油机理分析

张家垛油田位于苏北盆地南部海安凹陷,该油田阜三段油藏属于典型的致密砂岩油藏,储层总体表现为中等偏强水敏、强速敏、中等偏强碱敏,注水开发效果较差,开发难度较大。在该区开展CO2驱油技术研究对提高采收率具有重要意义。本文针对张家垛油田阜三段致密砂岩油藏性质,开展地层原油PVT物性分析和最小混相压力测试等方法进行理论研究,深入了解该区CO2开发增产机理。

CO2驱油提高采收率技术

针对目前世界上大部分油田采用注水开发面临着需要进一步提高采收率和水资源缺乏的问题,国外近年来大力开展了二氧化碳驱油提高采收率（EOR）技术的研发和应用。这项技术不仅能满足油田开发的需求,还可以解决二氧化碳的封存问题,保护大气环境。该技术不仅适用于常规油藏，尤其对低渗、特低渗透油藏，可以明显提高原油采收率。

CO2驱油物理模拟实验研究

介绍了CO2驱油物理模拟实验需要的仪器以及主要仪器设备相应的作用与功能，同时结合实例对相应的CO2驱油物理模拟实验方法技术也进行了较系统的介绍，主要包括地层原油物性分析实验、CO2～地层原油体系相态变化研究（膨胀试验）、CO2驱油最小混相压力测定实验（细管实验）、长岩心注CO2驱替实验等，为进一步开展CO2驱油室内模拟实验提供了依据。

CO_2驱油与埋存对低碳经济的意义

针对目前世界范围内发展低碳经济的趋势,分析指出,CO2驱油与埋存研究在提高原油采收率、保证国家能源安全的同时,可以有效降低CO2排放量,对促进我国低碳经济健康快速发展和保护生态环境都具有十分重要的意义。CO2驱油与埋存技术在低碳经济的发展过程中机遇与挑战并存。研究表明,目前CO2驱油提高采收率技术在国外发展已比较成熟,在国内处于矿场试验阶段。CO2埋存技术在国内外均处于起步探索阶段,还存在诸多没有解决的难题。相关行业应该加强技术攻关,同时国家应该加大投入,出台相应的优惠政策,降低成本,制定和协调相关的行业发展规划,促进产业结构调整,扩大宣传力度,提高公众认知度,使该项研究尽快形成产业规模,促进低碳经济健康发展。