二氧化碳驱油技术研究进展及下步工作部署建议
CO2驱油机理研究综述
CO2驱油机理研究综述第一章概述1.1 CO2驱国外发展概况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﹪。
目前，国外采用二氧化碳驱油的主要国家有：美国、俄罗斯、匈牙利、加拿大、法国、德国等。
其中美国有十个产油区的292个油田适用CO2驱，一般提高采收率7﹪～15﹪，在西德克萨斯州，CO2驱最主要是EOR方法，一般可提高采收率30﹪左右。
1.1.1国外CO2驱项目情况在国外，注二氧化碳（）技术主要用于后期的高含水油藏、非均质油藏以及不适合热采的重质油藏。
推广二氧化碳驱油的主要制约因素是天然的二氧化碳资源、二氧化碳的输送及二氧化碳向生产井的突进问题以及油井及设备腐蚀、安全和环境问题等。
为解决以上问题，提出了就注提高原油采收率技术，这种技术是向地层中注入反应溶液，使其在油藏条件下充分反应而释放出气体，溶解于原油之中，降低原油粘度，膨胀原油体积，从而达到提高原油采收率的目的。
美国是CO2驱发展最快的国家。
自20世纪80年代以来，美国CO2驱项目不断增加，已成为继蒸汽驱之后的第二大提高采收率技术。
美国目前正在实施的CO2混相驱项目有64个。
最大的也是最早使用CO2驱的是始于1972 年的SACROC 油田。
其余半数以上的大型气驱方案是于1984～1986年间开始实施的，目前其增产油量仍呈继续上升的趋势。
大部分油田驱替方案中，注入的CO ：体积约占烃类空隙体积的30 %，提高采收率的幅度为7 %～22％。
1.1.2小油田CO2混相驱的应用与研究过去，CO2混相驱一般是大油田提高原油采收率的方法。
大油田由于生育储量多，剩余开采期长，经济效益好，而小油田CO2驱一般不具有这些优点。
二氧化碳驱油技术
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。
推进co2驱长效注气技术成果转化的建议
3421 建议背景CO 2驱油是一种把CO 2注入油层中以提高油田采收率的技术，这项技术不仅能满足油田开发的需求，还可以解决CO 2的封存问题，保护大气环境，实现提高原油采收率和地质埋存的双重目的，是一项绿色环保的驱油技术，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。
胜利油田 通过多年来的集中攻关与试验，CO 2驱油长效注气技术取得显著进展，油田现场应用需求强，油田内，CO 2驱长效注气油技术先导试验先后经历了室内研究、现场小试、现场中试阶段，取得了高89-1块CO 2驱先导试验、樊F142块CO 2混相驱试验的成功实施。
油田外，已经在中石化华东油气分公司泰州采油厂得到了很好的应用，处于大规模推广前的关键期。
2 建议内容主要从人员配备、管理规范、品牌知名度方面去改善，推进CO 2驱长效注气技术成果转化。
（1）加强技术服务队伍建设，满足推进CO 2驱长效注气技术成果转化的需求目前胜利油田二氧化碳驱油技术采油工艺的现场实施主要是工程院以提供技术服务形式进行的。
近年来油田人员引进有限，具体到工程院更是寥寥无几，科研生产需要与人力资源不足的矛盾日益严重。
要在现有人力资源条件下完成油田二氧化碳驱油的规模推广，就要从强化技术服务队伍的思想建设、能力建设入手，有效提高技术服务队伍的综合素质，满足胜利油田二氧化碳驱油规模推广提速的需求。
（2）完善技术管理规范体系，保证CO 2驱长效注气技术成果转化的推进顺利实施从CO 2驱注气工艺的方案设计、工具检验、施工过程等关键环节和要害部位构建安全风险预控管理保障体系，即根据不同安全等级的施工作业，选择对应等级的责任人，提前分析风险制定控制措施、采取有效监管的过程。
通过方案合议、层级监督、过程评价，实现了对施工的全面监控和薄弱环节的重点监测，从而达到提高施工安全质量、预防事故的目的，加快CO 2驱长效注气技术成果转化。
①制订标准，采用节点管理保障产品质量，打造CO 2驱注采精品技术要将准确、合理的工艺设计方案进一步落到实处，确保技术应用的顺利实施，工具检验是CO 2驱长效注气技术成果转化重要手段，必须严把工具质量关。
二氧化碳驱油技术应用现状及发展
二氧化碳驱油技术应用现状及发展摘要]：在当前世界范围内很多油田现场都开始使用二氧化碳驱油技术来提高采油率，一方面可以满足油田开发的工作需要，另一方面也解决了二氧化碳的封存问题，对大气环境的保护有利。
本文介绍了二氧化碳驱油的机理，并讨论了二氧化碳驱油技术在我国的发展现状，同时对其应用前景进行了展望。
[关键词]：二氧化碳驱油现状前景一引言CO2驱油可以实现提高原油采收率和地质埋存的双重目的，兼具经济和社会双重效益，是一项绿色环保的驱油技术，已受到国际政治、经济、能源界的广泛关注。
CO2驱油提高采收率技术在国外发展较为成熟，已实现工业化应用。
我国通过近十年来的集中攻关与试验，取得显著进展，目前进入工业试验阶段，处于大规模推广前的关键期。
在当前国际原油很严峻形势下，降低CO2驱油开发成本、提高油田开发经济效益是该项技术发展面临的最大挑战。
本文介绍了二氧化碳驱油的机理，并讨论了二氧化碳驱油技术在我国的发展现状，旨在能够为我国的油田开采事业奠定一定的理论基础。
二 CO2驱油技术原理及优势二氧化碳可以使原油体积膨胀，原油在溶解了二氧化碳之后体积会增大，有利于原油的流动。
此时，油层中的残余物质会随着二氧化碳的溶解而膨胀并被压出孔道，使得残余物质的浓度变小。
原油在溶解了二氧化碳之后黏度会下降，有利于流动。
由此可见，注入二氧化碳可以明显提高驱油效率，而原本黏度很高、极难开采的原油的开采难度也大大降低了。
将二氧化碳注入原油之后，其可以发挥蒸发剂的作用，萃取出大量烃类，增强原油的流动性，而一般的油井在开采了比较长的时间后，地层的压力会降低，所以，之前溶解在原油中的二氧化碳就会被释放出来，以带动生产井的回采水率。
大量实验结果和实践结果证明，二氧化碳采油技术比注水开采技术的原油采收率高。
与其他传统采油技术相比，二氧化碳采油技术有很多优势：①它适用于多种油层。
二氧化碳采油技术既适用于地下埋藏很深、储油能力差的油层，也可用于黏度很高、渗透率很低的油层。
精品新编油田低渗透油藏CO2驱提高采收率技术及应用
双岩心夹持器3.8cm200cm
2.5cm200cm
价、流度控制研究等。
油气相态分析仪和有机质沉 淀测试系统
温度：180C 压力：100MPa
气驱相态特征测试、气驱机理研究、有机质 沉淀析出研究等。
气相色谱仪 高温高压界面张力仪
油、气组分分析 温度：180C；压力：70MPa 高温高压条件下油水、油气界面张力测试。
实现了CO2驱油藏适应性的多因素定量评价。
（二）明晰CO2与原油混相机理及与储层相互作用机理
建成功能齐全的CO2驱实验室，总资产2000多万元。
设备名称
模拟条件
主要功能
长细管混相仪
温度：180C；压力：70MPa
混相压力和混相组成研究
长岩心物理模拟流程
温度：180C；压力：70MPa 驱油效果评价、注气参数优化、注入能力评
油气相态分析仪和有 机质沉淀测试系统
长细管混相仪
长岩心物理模拟流程
（二）明晰CO2与原油混相机理及与储层相互作用机理
气驱非均质长岩心物理模拟流程：技术指标及功能达世界领先水平
技术指标
• 温度：180C； • 压力：70MPa； • 双岩心夹持器： 3.8（2.5）200cm； • 模拟地层倾角：0°~90°
CO2+H2O H2CO3+CaCO3 H2CO3+MgCO3
H2CO3 Ca(HCO3)2 Mg(HCO3)2
（溶解灰质，孔隙度变大，渗透率变大)
储层颗粒的脱落运移，堵塞地层， 降低储层渗透率。
CO2在地层水中溶解度（m3/m3） 30
平均碳酸盐含量（%）
16
（脱落颗粒堵塞孔喉，渗透率变小)
（二）明晰CO2与原油混相机理及与储层相互作用机理 3、CO2与储层的作用机理
co2驱油 国家自然科学基金
一、概述CO2驱油是一种利用二氧化碳（CO2）来增强原油采收率的技术。
随着全球石油资源的逐渐枯竭，CO2驱油技术成为了一种重要的油田开发方式。
目前，全球范围内对CO2驱油技术的研究与应用已经取得了一定的进展，但还有许多问题有待解决。
二、国家自然科学基金对CO2驱油技术的支持1. 政策支持国家自然科学基金作为国家级科研项目资助机构，一直以来都对能源领域的科学研究给予了重要支持。
CO2驱油技术作为一项重要的能源开发技术，也受到了国家自然科学基金的重视。
基金会在资助项目中设立了专门的石油与天然气领域，向CO2驱油技术的研究提供了重大支持。
2. 项目资助国家自然科学基金每年都会对CO2驱油技术领域的重点项目进行资助。
这些项目涵盖了CO2驱油技术的基础研究、应用研究和工程示范，为这一领域的技术创新和发展提供了重要的资金支持。
三、CO2驱油技术的研究与应用1. 基础研究CO2驱油技术的基础研究包括CO2与原油相互作用的机理研究、CO2在地下储层中的流动规律研究、CO2驱油过程中的渗流规律研究等。
这些研究为CO2驱油技术的理论基础和工程应用提供了重要支撑。
2. 应用研究CO2驱油技术的应用研究主要包括CO2驱油工艺流程优化、CO2驱油技术与设备的集成应用、CO2驱油机理与方法的改进等。
这些研究为CO2驱油技术的工程应用提供了重要的技术支持。
3. 工程示范CO2驱油技术的工程示范是将CO2驱油技术在实际油田开发中进行验证和应用，以验证CO2驱油技术的效果和经济性。
通过工程示范，可以进一步提高CO2驱油技术的可靠性和适用性。
四、CO2驱油技术目前面临的挑战与问题1. CO2资源供给不足CO2驱油技术需要大量的CO2资源来进行注入，而目前全球范围内的CO2资源供给并不充足。
缺乏充足的CO2资源会限制CO2驱油技术的推广和应用。
2. 技术难题CO2驱油技术在注入过程中存在CO2与原油混溶效果不理想、CO2的相对渗透率不足以满足CO2驱动效果等技术难题。
最新CO2驱油机理研究综述汇总
C O2驱油机理研究综述CO2驱油机理研究综述第一章概述1.1 CO2驱国外发展概况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﹪。
目前，国外采用二氧化碳驱油的主要国家有：美国、俄罗斯、匈牙利、加拿大、法国、德国等。
其中美国有十个产油区的292个油田适用CO2驱，一般提高采收率7﹪～15﹪，在西德克萨斯州，CO2驱最主要是EOR方法，一般可提高采收率30﹪左右。
1.1.1国外CO2驱项目情况在国外，注二氧化碳（）技术主要用于后期的高含水油藏、非均质油藏以及不适合热采的重质油藏。
推广二氧化碳驱油的主要制约因素是天然的二氧化碳资源、二氧化碳的输送及二氧化碳向生产井的突进问题以及油井及设备腐蚀、安全和环境问题等。
为解决以上问题，提出了就注提高原油采收率技术，这种技术是向地层中注入反应溶液，使其在油藏条件下充分反应而释放出气体，溶解于原油之中，降低原油粘度，膨胀原油体积，从而达到提高原油采收率的目的。
美国是CO2驱发展最快的国家。
自20世纪80年代以来，美国CO2驱项目不断增加，已成为继蒸汽驱之后的第二大提高采收率技术。
美国目前正在实施的CO2混相驱项目有64个。
最大的也是最早使用CO2驱的是始于1972 年的SACROC 油田。
其余半数以上的大型气驱方案是于1984～1986年间开始实施的，目前其增产油量仍呈继续上升的趋势。
大部分油田驱替方案中，注入的CO ：体积约占烃类空隙体积的30 %，提高采收率的幅度为7 %～22％。
1.1.2小油田CO2混相驱的应用与研究过去，CO2混相驱一般是大油田提高原油采收率的方法。
二氧化碳驱油技术研究
结合大庆采油八厂宋芳屯油田芳48断块的地质特征，研究并测定了大量岩心的油气、油水的相对渗透率曲线，研究了二氧化碳，不同注入压力,不同注气量，不同注入方式等对提高特低渗透率油藏原油采收率的影响。用实验方法预测了注气驱油开发指标。并对CO2驱油作了效果分析。提出了利用二氧化碳驱对提高该油田的开采效果具有很好的作用，这些研究的开展对提高特低渗透率油田的开发效果具有重要的指导意义。
国外砂岩油藏注气开发主要有以下几个特点：
多数为水驱末的三次采油。
多为轻质油藏，自身有比较充足的富气来源。
基本都能实现地层原油与注入气的混相。
多数都采用混相段塞驱、水气交注的驱替方式。
国外低渗透砂岩油藏混相段塞驱采收率比注水开发提高5%~15%，部分油田甚至提高一倍以上。但由于各个油田混相段塞驱开采状况不同，气源、气价、成本等因素也各不相同，有相当一部分油田注气混相段塞驱在经济上是不合算的。
由调研可知,低渗、特低渗透油田只是个相对概念，至今国内外尚无统一、具体的标准和界限,且随时间、资源状况、技术经济条件的变化而变化。有关专家经过系统总结，研究有关划分方法及结果，提出了在现有条件下低渗透油田分类的物性标准，即：
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不同界面张力时原油的拉伸程度
采出程度，产液含水，%
原油采收率，%
长岩心CO2驱油实验（特低渗透）
80
60
40 20
0 0.0
特低渗长岩心驱油效率 （k=1.43md，101.6℃）
0.5
1.0
1.5
水驱
CO2非混相驱 CO2近混相驱 CO2混相驱 水驱后CO2驱
2.0
2.5
3.0
注CO2和注水驱替压差对比（岩心） CO2与水注入能力对比（矿场）
边界层
超临界CO2粘度
0.0458mPa.s
粘度是水的1/5
流体的内摩擦力取决于流体的粘度、速度梯度、摩擦面积。
注入水与边界层间内摩擦阻力大 CO2与边界层间内摩擦力极小且不存在
新边界层形成问题
实验和矿场表明： CO2注入能力优于水
日油,t/d 日注水,t/d
2020.0700 2030.0800 2040.9000 2051.000 20161.000
日水,t/d 日注CO2,103m3/d
日产CO2,103m3/d
2007年开展CO2混相驱， 压力水平1.1MMP以上
注气后产量增加100倍， 提高采收率18%
8
东辛采油厂
100
30267
100
难点：埋藏深、物性差、丰度低，常规水驱开发难以动用。
需求：寻求单控储量相对较高的有效开发方式。
3
东辛采油厂
（一）中低渗透油藏急需CO2驱开发技术
已动用储量单井能力低（日液8.8t）、采收率低（18.9%）。
胜利油田特低渗、中低渗油藏已开发单元分类情况表
开发方式
动用储量
采收率 单井日液 单井日油 综合含水
注入倍数 PV
产出气油比，mL/mL
长岩心CO2驱油实验（水驱后中低渗）
100
4000
3500
80
3000
60
40
采收率
2500 2000 1500
含水
20 气油比
1000 500
0
0
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 注入倍数 PV
6
东辛采油厂
（二）CO2驱国内外技术现状
国外：CO2驱已成为重要的提高采收率方法，技术相对成熟，已经规模化应用
动液面 m
1894 1579
2200
需求：特低渗需寻求新的能量补充方式，中低渗需寻求新的提高采收率方法
4
东辛采油厂
（一）中低渗透油藏急需CO2驱开发技术
超临界CO2具有粘度低、混相后界面张力低等特性，可作为一种优越的驱油剂
地层水粘度
0.218mPa.s
（ 130℃、30MPa ）
岩石骨架
地层油 边界层
胜利油田2017年开发 技术座谈会发言材料
二氧化碳驱油技术研究进展 及下步工作部署建议
胜利油田勘探开发研究院 二零一七年五月
汇报内容
一、二氧化碳驱技术概况 二、特低渗透油藏CO2驱技术 三、中低渗透油藏CO2驱技术 四、面临的挑战及下步工作部署建议
2
东辛采油厂
（一）中低渗透油藏急需CO2驱开发技术
100
100
有 效 喉 道半径re=
10
10
喉 道 半 径r-边 界层厚度h
1
1
注入水
0.1
0.1
0.01
0.01
0 1 10 100 100010000
空气渗透率，10-3mm2
1-1岩0石m骨D架 岩心喉道0.2-1μm，边界层0.15固相
0.5μm，占据喉道半颗粒 径的50%左右。
孔喉半径平均值，mm 边界层厚度，mm
CO2注入能力强，是补充低渗地层能量的良好介质东辛采油厂 5
（一）中低渗透油藏急需CO2驱开发技术
超临界CO2具有粘度低、混相后界面张力低等特性，可作为一种优越的驱油剂。
驱油能力强
✓ 特低渗油藏CO2混相驱可提高驱油效率（提高30%） ✓ 中低渗油藏气水交替驱可提高驱油效率（25%）
混相降低界面张力，克服贾敏效应，有效动用小孔喉原油
亿吨 占比例 / % %
t/d
t/d
%
特低渗透（<10mD) 1.68
17.0
13.4
4.0
1.8
注水开
发
中低渗透（10100mD）
7.41
75.2
20.7 10.5
2.1
小计
9.08
92.2
19.4
9.2
2.0
弹性开发
0.77
7.8
13.3
4.4
2.0
合计
9.85
100
18.9
8.8
2.0
54.4 80.2 78.0 54.5 77.1
1 0.82 WAG 五点法 2.5
Postle油田生产注入动态图
10000
Postle油田位于俄克拉荷 马州德克萨斯县，发现于
1000
1958年
380t/d
储层为Morrow组砂岩层
100
1974年注水开发
1998年近乎关井
10
3.8t/d
1 20.000050 201.00600
✓ 油藏类型： 以白云岩和砂岩为主， 砂岩以中低渗为主（>75%）
✓ 注入模式： 气水交替混相驱（>80%） ✓ 注入时机： 水驱后转气驱 ✓ 提高采收率：7～20% ✓ 换油率： 0.25-0.6 t/tCO2
41.5%
项目数
49
项目数 69
58.5% 白云岩 砂岩
美国CO2驱项目渗透率区间图
项目数统计（个） 产量统计（b/d）
300
250
200
化学
150
CO2
100
热采
50
0
2002
2004
2006
2008
2010
2012
2014
国外三次采油技术项目数构成变化图
1800000 1600000 1400000 1200000 1000000 800000 600000 400000 200000
0
化学 CO2 热采
2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014
（二）CO2驱国内外技术现状
国内：以深化理论研究和关键技术攻关配套为主，处于先导试验和扩大试验阶段
油藏类型：低渗透油藏/中高渗透高含水后期 注入模式：连续气驱为主（混相/非混相） 注入时机：弹性开发转气驱、水驱后转气驱
国外三次采油技术产量构成变化图 7 东辛采油厂
（二）CO2驱国内外技术现状
美国低渗透砂岩油藏气水交替混相驱提高采收率
Postle油田井位图
面积/ km2 原始地质储量/t
储层深度/m 渗透率/mD
黏度/cp 地面原油相对密度
注入方式 井网形式 井网密度/口/km2
72.8 4286×104
1890 35-50
未动用储量规模大，常规水驱开发难以动用
胜利油田特低渗、中lt;10mD)
中低渗透 （10-100mD）
探明未开发地质储 探明未开发储量比
量
例
万吨
%
上报控制储量 万吨
上报控制储量比例 %
31028
83.5
20034
66.2
6145
16.5
10233
33.8
小计
37173