CO2驱油技术

目前，世界上大部分油田仍采用注水开发，这就面临着需要进一步提高采收率和水资源缺乏的问题。

对此，国外近年来大力开展二氧化碳驱油提高采收率技术的研发和应用。

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。

一、二氧化碳驱油技术二氧化碳驱油，是一种把二氧化碳注入油层中以提高油田采收率的技术。

标准状况下，二氧化碳是一种无色、无味、比空气重的气体，密度是1.977克/升。

当温度压力高于临界点时，二氧化碳的性质发生变化：形态近于液体，黏度近于气体，扩散系数为液体的100倍。

这时的二氧化碳是一种很好的溶剂，其溶解性、穿透性均超过水、乙醇、乙醚等有机溶剂。

如果将二氧化碳流体与待分离的物质接触，它就能够有选择性地把该物质中所含的极性、沸点和分子量不同的成分依次萃取出来。

萃取出来的混合物在压力下降或温度升高时，其中的超临界流体变成普通的二氧化碳气体，而被萃取的物质则完全或基本析出，二氧化碳与萃取物就迅速分离为两相，这样，可以从许多种物质中提取其有效成分。

二氧化碳驱油一般可提高原油采收率7%~15%，延长油井生产寿命15~20年。

在二氧化碳与地层原油初次接触时并不能形成混相，但在合适的压力、温度和原油组分的条件下，二氧化碳可以形成混相前缘。

超临界流体将从原油中萃取出较重的碳氢化合物，并不断使驱替前缘的气体浓缩。

于是，二氧化碳和原油就变成混相的液体，形成单一液相，从而可以有效地将地层原油驱替到生产井。

应用混相驱油提高石油采收率的一个关键性参数是气体与原油的最小混相压力（MMP），MMP是确定气驱最佳工作压力的基础。

一般情况下，因为混相驱油比非混相驱油能采出更多的原油，所以希望在等于或略高于MMP下进行气驱。

如果压力远高于MMP,就容易造成地层破裂，无法保障生产过程的安全性，其结果是不仅不能大幅度提高原油产量，还会降低经济效益。

SCCO2超临界二氧化碳气藏可作为CO2以超临界状态（SCCO2）稳定埋存的地质载体。

但由于气藏中储存的有具有开发潜力的天然气，会影响SCCO2埋存的稳定性。

CO2储存采用低温低压储罐，常用温度、压力工作参数为-20℃、2.2MPa.就投资成本、操作工艺和保冷性能来讲，建议大罐采用聚氨酯硬质泡沫塑料浇注成型保冷工艺，小罐采用真空粉末绝热保冷工艺。

二氧化碳的物理性质不同的温度压力下，对应的饱和压力也不一样，当其压力低于它的饱和压力时，二氧化碳可为香槟酒提供气泡。

当压力超过2.1MPa,且温度在-17℃以下或更低时，二氧化碳以稳定液体状态存在，适合运输和储存。

假如温度足够低，在一定压力范围内，二氧化碳则以固态形式（干冰）存在。

纯二氧化碳临界温度31.11℃，临界压力为7.53MPa(或为1071psi)。

在高于临界温度时，无论压力有多高，二氧化碳都以气态存在，而且密度与压力的关系成正相关系。

二氧化碳易溶于原油和水，在原油中的溶解度是在水中的4~9倍。

二氧化碳的溶解度随压力增加而增加，随温度增加而降低，随水中的矿化度的增加而减少。

在大部分混相驱中，油藏温度在临界温度之上，因此在油层中很难形成二氧化碳液态驱。

二氧化碳驱的种类二氧化碳混相驱。

混相驱油是在地层高退条件下，油中的轻质烃类分子被二氧化碳提取到气相中来，形成富含烃类的气相和溶解了二氧化碳的原油的液相两种状态。

当压力达到足够高时，二氧化碳把原油中的轻质和中间组分提取后，原油溶剂沥青、石蜡的能力下降，这些重质成分将会从原油中析出，残留在原地，原油粘度大幅度下降，从而达到混相驱的目的。

混相驱油效率很高，条件允许时，可以使排驱剂所到之处的原油百分之百的采出。

但要求混相压力很高，组成原油的轻质组分C2~C6含量很高，否则很难实现混相驱油。

由于受地层破裂压力等条件的限制，混相驱替只适用于重度比较高的轻质油藏，同时在浅层、深层、致密层、高渗透层、碳酸盐层、砂岩中都有过应用的经验，总结起来，二氧化碳混相驱对开采下面几类油藏具有更重要的意义。

二氧化碳采油技术（徐卫东）一、CO2采油技术简介及原理自上世纪50年代美国开始CO2驱油技术研究以来，CO2EOR技术发展迅速，目前已经成为一项主导的EOR技术，据2010年油气杂志统计显示，美国2010年开展的EOR项目中，CO2EOR项目已经成为增油量最多的项目，占美国整个EOR增油量的42.4%。

CO2作为一种优良的驱油剂，其优势主要体现在几个方面：高密度、低粘度、易溶于原油和水、CO2对原油中轻质组分的抽提作用以及易于液化等特点。

CO2在温度高于31℃、压力高于7.4MPa下时将处于超临界状态，此时气液界面将消失，再提高压力CO2将不会被液化，此时的CO2密度近于液体，粘度近于气体，称为超临界CO2。

超临界CO2具有一些特殊的物理性质，主要表现在具有类似于气体的扩散性，同时兼有低粘度、低表面张力的特性。

其扩散系数为常规液体100倍以上、表面张力远小于常规液体的表面张力、而其粘度比常规液体低2个数量级以上。

随着注入气体摩尔分数的增加，原油粘度迅速下降，当注入压力达到21MPa时，体积膨胀1.4倍，原油粘度降低到原来的0.32倍，注入CO2降粘效果显著。

CO2萃取和汽化原油中的轻烃，大量的轻烃与CO2混合，可大幅度降低油水界面张力，从而提高原油采收率。

CO2遇水可形成弱酸，可改变油层岩石的孔隙结构。

大量的CO2溶于原油中具有溶解气驱的作用。

随着压力的下降，CO2从液体中逸出，液体内产生气体驱动力，提高驱油效果。

CO2注入后与原油的混相作用，CO2与原油形成混相后驱油效率达到90%以上，将会大大提高原油采收率。

二、国内技术现状与国外注气开发技术相比，我国这方面起步晚，发展慢，与国际先进水平存在明显的差距。

近几年在我国先后开展了CO2驱油实验，国内众多高校和研究机构针对不同油藏类型，不同原油物性开展了系列室内混相驱试验研究，并用组分模型软件，开展了数值模拟和室内物理模拟研究，取得了很多成果。

1988年，大庆油田在萨南东部过渡带开辟了注CO2试验区，1990年至1995年底先后对葡Ⅰ2油层和萨Ⅱ10—14油层进行了非混相CO2油先导性矿场试验。

适合co2驱的油藏特征适合CO2驱的油藏特征引言•CO2驱是一种常用的增注剂，用于提高油田采收率的方法之一。

•CO2驱适用于某些特定油藏特征，本文将介绍这些特征。

油藏类型•深层油藏：CO2在高温高压条件下具有较高的溶解能力，适合用于深层油藏。

•碳酸盐岩油藏：由于碳酸盐岩具有较高的孔隙度和渗透率，CO2能够更好地扩散，提高采收率。

•低渗透油藏：由于低渗透油藏通常水驱效果较差，CO2驱可以有效改善采收率。

油藏特性•高饱和度：油藏的初始饱和度高，可以保证更多的CO2溶解在油相中，实现驱油效果。

•低粘度油：低粘度油在CO2注入过程中更易于驱出，并且CO2溶解速度更快。

•大孔隙结构：油藏中的孔隙结构较大，有利于CO2的扩散和溶解。

油藏地质条件•富含CO2源：油藏附近存在丰富的CO2源，如天然气井、二氧化碳埋存库等，可以供应CO2用于驱油。

•适宜的温度压力条件：油藏地温和压力适宜，有利于CO2溶解和扩散。

CO2驱的优势•多相流体驱替作用：CO2驱通过多相流体作用，包括溶解、胶束形成等，使原油与CO2的相互作用增加，提高采收率。

•储层物理化学变化：CO2驱会改变储层的物理和化学特性，减少油水界面张力，增加渗透率，促进油的运移。

结论•CO2驱适用于深层油藏、碳酸盐岩油藏和低渗透油藏。

•油藏的高饱和度、低粘度和大孔隙结构是适合CO2驱的重要特征。

•油藏地质条件包括富含CO2源和适宜的温度压力条件。

•CO2驱具有多相流体驱替作用和储层物理化学变化的优势。

以上是对适合CO2驱的油藏特征的简要介绍，希望对相关领域的研究和实践有所帮助。

CO2驱的挑战•CO2的供应与输送：获取足够的CO2并将其输送到油田是一项具有挑战性的任务，需要建立稳定可靠的输送系统。

•CO2的溶解性与扩散性：油藏中的原油与CO2的溶解与扩散速度受到多种因素影响，需要进行适当的实验和模拟研究。

•CO2的注入与储存：CO2的注入需要精确控制注入速度和压力，避免地层破裂或CO2泄露。

二氧化碳驱油技术综述第一章前言提高采收率(EOR)研究是油气田开发永恒的主题之一。

迄今为止，已形成化学驱、气体混相驱、热采和微生物采油四大类。

近几年，注气驱提高采收率发展迅速，其中又以注CO2驱的发展速度最快。

一方面，注CO2驱油的效果非常明显。

另一方面，CO2气体的利用可以减轻温室效应，这也使CO2驱在全球推广运用。

早在1920年就有文献记载，可以通过注入CO2气体的方法来采出原油。

而CO2的现场应用最早开始于1958年，在美国Permain盆地首先进行了注CO2混相驱项目，这一项目的结果说明注CO2不但具有很高的效益，而且是一种有效的提高采收率方法。

随着技术的进步、环境保护的需要，注CO2提高采收率的方法越来越受到重视.我国陆地上的大多数主力油田进入了中后期开发阶段，呈现出可采储量的动用程度高、自然递减率高、综合递减率高、综合含水率高等特点。

同时，目前随着勘探开发技术的提高，低渗透油田储量占的比例越来越大。

因此在石油后备储量比较紧张的形势下，动用好和开发好低渗透油田，对我国石油事业持续稳定的发展具有重大意义。

但是低渗透油田由于其物性差，比如孔隙度和渗透率都比较小，因此，单井产量低，开发难度大。

利用二氧化碳开发低渗透油田可以有效提高原油采收率。

1.1国外CO2驱发展概况自上个世纪五十年代，国际上许多国家就开始把二氧化碳作为一种驱替溶剂进行现场和实验研究。

由于二氧化碳能溶解于原油，降低界面张力，降低原油粘度，在一定的条件下还能与原油混相，进行混相驱油，从而提高原油的采收率。

二氧化碳驱油特别是二氧化碳混相驱油已经成为现在低渗透油藏开发的主要方式之一。

注入二氧化碳用于提高石油采油率已有30多年的历史。

二氧化碳驱油作为一项日趋成熟的采油技术已受到世界各国的广泛关注，据不完全统计，目前全世界正在实施的二氧化碳驱油项目有近80个。

90年代的CO2驱技术日趋成熟，根据1994年油气杂志的统计结果，全世界有137个商业性的气体混相驱项目，其中55﹪采用的是烃类气体，42﹪采用的是CO2，其他气体混相驱仅占3﹪。

国内外CO2驱油与封存技术概况1950机理深化，工业化应用与推广198019902015新型注入方式，波及效率改善方法下一代CO 2驱技术2020•注入大段塞CO 2 (0.8~1.0HCPV)•化学调控+井网调整•CO 2驱油与埋存•新领域应用（致密、页岩油气、ROZ 等）•水平井+CO 2复合驱•（GAGD 、直井注、水平井采）•化学封窜体系Marly VuggyMarly Vuggy油水CO 2+油垂直井采油水平井采油水平井注CO 2垂直井注水CO 2驱技术研究始于1950年代，逐步发展成熟，CO 2驱油与埋存成为技术发展的主要方向。

1、国内外注CO 2驱油与埋存技术应用现状•1952年，第一个专利发布：通过注入CO 2方式开采原油•1974年，通过注入CO 2来提高采收率方式提出，机理研究，先导试验•1981年， 注入CO 2、惰性气体、中间烃混合气体提高采收率•1986年， CO 2激发提高采收率方法•1987年，利用CO 2提高采收率过程•1990年，CO 2注入剖面改善方法•1991年，CO 2/蒸汽水平井注入技术•2003年，复杂油藏新型注气方式•2012年，气体辅助重力驱油技术GAGD•2017年，CO 2波及效率改善方法•2018年，CO 2驱油与埋存技术•2018年，CO2驱高ROZ 油藏采收率•2020年，CO 2在页岩储层中吞吐优化方法•全球CCUS现状全球CCS/CCUS 大型示范工程建设和运营现状(GCCSI ，2020)全球CCS/CCUS 大型示范工程数量变化(GCCSI ，2020)全球大型CCS/CCUS 示范工程项目数近三年大幅度增长。

截止2020年底，全球共有65个大型项目，其中26个处于运行状态，2个暂停运行，37个处于建设或规划阶段，在运行项目年捕集埋存CO 2约4000万吨，77.8%的项目用于CO 2驱提高采收率项目。

•全球CO 2-EOR 概况2040年全球CO2 EOR 产量预测➢国际能源署（IEA ）统计和预测，全球CO2驱油项目数和CO2驱油产量持续增加；➢预计2040年全球CO 2驱油产量将达到150万桶/天，占比三分之一，且为首要提高采收率技术。

二氧化碳驱油技术存在的问题二氧化碳驱油技术是一种增强油田采收率的方法，通过注入二氧化碳（CO2）来提高原油的流动性，推动原油向井口移动。

尽管这是一种有前途的技术，但在实际应用中仍然存在一些问题和挑战：
1.碳源供应：二氧化碳驱油需要大量的二氧化碳供应，通常来自工业排放或特定的二氧化碳捕获项目。

供应链的不稳定性和高成本是一个问题。

2.注入效率：二氧化碳注入到油层中的效率是一个关键问题。

不同的地质条件和油藏特性可能导致注入效果不一致，有些地方可能无法实现预期的增收效果。

3.油水分离问题：由于驱油过程中原油与注入的二氧化碳混合，使得油水分离变得更为复杂。

这可能导致油井生产中的分离和处理问题。

4.地质条件不同：二氧化碳驱油对地质条件有一定的要求，适用于某些类型的油藏。

在一些地质条件不利的区域，可能无法实现良好的驱油效果。

5.气体回注：部分注入的二氧化碳可能在采收过程中返回到井口，形成气体回注。

这可能影响油井的稳定性和效率。

6.环境和经济可行性：尽管二氧化碳驱油有助于减少温室气体排放，但捕获、输送和注入二氧化碳的全过程也涉及大量的能源消耗和经济成本。

在环境和经济可行性方面仍需综合考虑。

7.地方社会接受度：二氧化碳注入可能引起地方社区的担忧和抵触情绪，例如对地下水质量和地质变化的担忧。

社会接受度问题可能影响项目的推进。

解决这些问题需要综合考虑工程技术、地质条件、经济效益和社会因素，以实现二氧化碳驱油技术的可持续发展和广泛应用。

co2在油田注井驱油的应用CO2在油田注井驱油的应用引言：油田开发是现代社会能源供给的主要来源之一，为了提高油井的产能和延长油田的寿命，注水驱油技术被广泛应用。

然而，传统的注水驱油技术存在着一些问题，如水资源的浪费和环境的污染。

近年来，CO2注井驱油技术逐渐受到关注，被认为是一种环境友好且高效的油田开发方法。

本文将重点介绍CO2在油田注井驱油中的应用。

1. CO2注入技术的原理CO2注入技术是通过将CO2气体注入到油层中，改变油水相对渗透率的比例，从而提高原油的采收率。

CO2在高压下可以存在于气态、液态和超临界态，这使得CO2能够在油层中表现出独特的溶解和驱替油的能力。

CO2注入后，会与原油中的组分发生物理化学反应，改变原油的流动性，减小油与岩石的粘附力，促进原油的流动，从而提高采收率。

2. CO2注入技术的优势CO2注入技术相比传统的注水驱油技术具有以下几个优势：2.1 环境友好：CO2注入过程中不消耗水资源，并且CO2气体可以从工业废气中回收利用，减少对大气的污染。

2.2 高效提高采收率：CO2注入可以改变油层的渗透性，减小油与岩石的粘附力，促进原油的流动，提高采收率。

2.3 增加油田寿命：CO2注入技术可以延缓油井的衰竭速度，延长油田的寿命。

2.4 降低开发成本：CO2注入技术可以提高采收率，减少开发成本，增加经济效益。

3. CO2注入技术的应用案例3.1 美国埃尔克山油田美国埃尔克山油田是CO2注入技术应用最早、最成功的案例之一。

通过将CO2气体注入油层，原油采收率从传统的30%提高到了50%以上，使得该油田成为美国最大的CO2驱油项目之一。

3.2 挪威斯诺韦特油田挪威斯诺韦特油田是北海地区最大的CO2驱油项目，通过将CO2气体注入油层，原油采收率提高了10%以上。

此外，CO2注入还可以将原本难以开采的重质油转化为易开采的轻质油。

4. CO2注入技术的挑战与展望尽管CO2注入技术在油田驱油中有许多优势，但也面临一些挑战。

CO2混相驱和非混相驱的驱油机理姓名：学号：学院：专业：指导教师：2022年4月12日co2驱是把co2注入油层，依靠co2的膨胀、降粘等机理来提高原油采收率的技术。

随着人们对温室效应认识，将co2注入地层不仅能够提高原油采收率，还可以起到封存co2的作用，是三次采油方法中最具有潜力的采油技术。

co2混相驱我国低渗透、特低渗透油藏开发后，暴露出天然产能低、地层能量不足、地层压力快速下降等诸多矛盾。

受油藏地质条件的限制，注水补充能量受到很大限制，采收率较低。

从国外三次采油技术的发展趋势来看，气驱尤其是CO2混相驱将是我国提高低渗透油藏采收率最有前景的方法。

1.二氧化碳的基本性质在标准条件下，也即在0.1mpa压力、273.2k（绝对温度）下二氧化碳是气体状态，气态二氧化碳密度d=0.08-0.1千克/立方米，气态二氧化碳粘度为0.02~0.08毫帕秒，液态二氧化碳密度d=0.5-0.9千克/立方米，液态二氧化碳粘度为0.05-0.1毫帕秒，但在高压低温条件下液态与气态二氧化碳的密度相近，为0.6-0.8吨/立方米。

压力和温度可以明显地控制二氧化碳的相态。

当温度超过临界温度时，压力对二氧化碳的相态几乎没有影响，即二氧化碳在任何压力下都呈现气体状态。

因此，在地层温度较高的油层中采用二氧化碳驱油。

二氧化碳通常处于气态，与注入压力和地层压力无关。

二氧化碳在水中溶解性质要比气体烃类好得多，地层条件下在水中溶解度为30-60立方米/立方米，而质量比浓度可以达到3-5%，其水中溶解度受压力、温度、地层水矿化度的影响，二氧化碳在水中溶解度随压力增加而增加，随温度增加而降低，随地层水矿化度增加而降低。

二氧化碳溶解在水中形成“碳酸水”，这会增加水的粘度。

地层中存在二氧化碳，但泥岩膨胀减弱。

二氧化碳在油中溶解度远高于在水中的溶解度，大约是水中溶解度的4-10倍，当二氧化碳水溶液与原油接触时，由于其与油、水溶解度的差异，二氧化碳能够从水中转移到油中，在转移过程中水中二氧化碳与油相界面张力很低，驱替过程很类似于混相驱。