企業(yè)研究論文-北美石油工業(yè)二氧化碳提高采收率現(xiàn)狀研究摘要環(huán)境保護(hù)受到高度關(guān)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(yán)峻，必須采取積極有效措施。應(yīng)用CO2提高采收率是埋存CO2的重要途徑，美國擁有應(yīng)用二氧化碳提高采收率的成熟技術(shù)。CO2提高采收率包括混相驅(qū)油和非混相驅(qū)油2種方式，實(shí)現(xiàn)了最大CO2的埋存和提高原油產(chǎn)量有機(jī)結(jié)合，改善開發(fā)效果。北美提高采收率的機(jī)理和應(yīng)用思路研究，必將為全球生態(tài)保護(hù)，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(shí)踐依據(jù)。關(guān)鍵詞二氧化碳，提高采收率，混相驅(qū)油，非混相驅(qū)油1、應(yīng)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(chǎn)量的成功技術(shù)。2004年在世界范圍內(nèi)有79個(gè)CO2-EOR項(xiàng)目，在美國有70個(gè)CO2-EOR混相驅(qū)油項(xiàng)目，1個(gè)CO2-EOR非混相驅(qū)油項(xiàng)目。2個(gè)CO2-EOR混才目驅(qū)油項(xiàng)目在加拿大，5個(gè)中試階段的CO2-EOR非混相驅(qū)油項(xiàng)目在Trinidad，1個(gè)CO2-EOR商業(yè)非混相驅(qū)油項(xiàng)目在Turkey。2004年累計(jì)日增油約23萬bd，占世界原油產(chǎn)量的0。3%。20世紀(jì)80年代在Uungary，CO2-EOR項(xiàng)目數(shù)量少且應(yīng)用規(guī)模小，到90年代中期項(xiàng)目被終止。在Egmanton油田有一CO2-EOR混相驅(qū)油項(xiàng)目，項(xiàng)目運(yùn)行不成功且注入CO2較少。94%的CO2-EOR項(xiàng)目在美國，自80年代以后CO2-EOR項(xiàng)目穩(wěn)定增長。2004年CO2-EOR增加的原油產(chǎn)量占美國提高采收率項(xiàng)目總產(chǎn)量的31%。CO2-EOR的產(chǎn)量占美國石油產(chǎn)量的3.6%。5個(gè)大型項(xiàng)目，產(chǎn)油量占所有CO2-EOR產(chǎn)量的12，Wasson-Deriver項(xiàng)目產(chǎn)量為41000bd，Means項(xiàng)目產(chǎn)量為7200bd。1972年第一個(gè)CO2-EOR混相驅(qū)油項(xiàng)目在Permian盆地的Sacroc油田實(shí)施，在70年代到80年代早期CO2-EOR技術(shù)得到適度的發(fā)展，到80年代和90年代雖然油價(jià)低，但CO2-EOR技術(shù)迅速發(fā)展。有3個(gè)主要原因：一是油價(jià)決定于新技術(shù)的發(fā)展，新技術(shù)應(yīng)用使原油成本下降；二是天然氣藏CO2的大量供應(yīng)，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(jīng)營效果明顯好轉(zhuǎn)，財(cái)政激勵(lì)使EOR項(xiàng)目增多。圖1是美國CO2-EOR項(xiàng)目的分布及生產(chǎn)情況。2、CO2-EOR混相驅(qū)油實(shí)踐CO2-EOR混相驅(qū)油項(xiàng)目數(shù)量不斷增加，使CO2-EOR應(yīng)用規(guī)模擴(kuò)大，提供了CO2-EOR驅(qū)油的物理化學(xué)機(jī)理。但CO2-EOR項(xiàng)目實(shí)施條件及個(gè)別項(xiàng)目效果目前發(fā)表的文章較少。多數(shù)CO2-EOR項(xiàng)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(xiàng)目在RockyMountain地區(qū)、墨西哥的Gulf、MidweSt。多數(shù)項(xiàng)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(xiàng)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(xiàng)目在加拿大的Weyburn項(xiàng)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(chǎn)原油1000bd。美國有2個(gè)具有氣化過程的工廠為Rangely和Shanon，每年提供1.2萬tCO2。CO2-EOR實(shí)施的儲層地質(zhì)條件：儲層的深度范圍在10003000m范圍內(nèi)；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(gè)CO2-EOR項(xiàng)目實(shí)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(xiàng)目的實(shí)踐及研究表明，CO2-EOR混相驅(qū)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(guān)，CO2采用錐形注入方式效果好，見圖2。由于經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的原因，不是所有的儲層都適合于CO2-EOR混相驅(qū)油。以CO2-EOR的實(shí)踐和研究為依據(jù)，關(guān)于CO2-EOR項(xiàng)目的一般規(guī)律如下：儲層可以達(dá)到最小混相壓力(MMP)，可以實(shí)現(xiàn)混相驅(qū)油并最小消耗CO2；儲層經(jīng)過注水開發(fā)以后，原油飽和度在35%40%范圍內(nèi)；儲層的連通性好，儲層縱向非均質(zhì)性較低，具有中或高等級的滲透率，滲透率應(yīng)大于100Md；原油比重應(yīng)高于350API(低于0.85)，粘度在12cp范圍內(nèi)；雖然很多報(bào)告指出成功的水驅(qū)是CO2-EOR項(xiàng)目實(shí)施的基礎(chǔ)。爭論在于水驅(qū)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(qū)油效果。CO2-EOR混相驅(qū)油存在一些問題，導(dǎo)致項(xiàng)目實(shí)施失敗，問題如下：在項(xiàng)目開始之前研究不足，如對儲層的地質(zhì)的、巖石物理的性質(zhì)知道得少。低采收率原因如下，一是由于儲層嚴(yán)重的非均質(zhì)性導(dǎo)致CO2驅(qū)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(zhì)描述工作不細(xì)。所以在項(xiàng)目開始之前需要大量的監(jiān)測工作，并且對儲層地質(zhì)特征進(jìn)行細(xì)致的研究。由于CO2注入量低，使地層壓力下降，導(dǎo)致只有小部分完成混相驅(qū)油，驅(qū)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(dǎo)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(xiàng)目規(guī)模受注水管線及油水井?dāng)?shù)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(jié)的礦物中溶解Ca。鈣質(zhì)鹽在儲層中富集，壓力的下降導(dǎo)致鈣質(zhì)鹽的沉淀，影響項(xiàng)目效果；CO2驅(qū)油項(xiàng)目存在設(shè)備腐蝕問題，CO2溶解在水中形成碳酸鹽腐蝕鐵質(zhì)設(shè)備及管線。3、C02-EOR非混相驅(qū)油實(shí)踐與CO2-EOR混相驅(qū)油項(xiàng)目相比，CO2-EOR非混相驅(qū)油項(xiàng)目較少