浅谈低渗透油田二氧化碳驱采油技术

何旭

摘 要：随着城市化发展进程逐渐加快，社会生产和人民生活对石油产品的需求呈现了明显的扩张趋势，传统采油技术在采收率和采收速度上难以满足当前石油开采需求。本文主要介绍二氧化碳驱采油技术在低渗透油田中的应用优势，并简要概述二氧化碳驱最小混相压力确定、二氧化碳驱数值模拟以及腐蚀防治。

关键词：低渗透油田;二氧化碳驱采油技术;最小混相压力;腐蚀防治

引 言

我国是能源应用大国，长期以来，科研人员致力于研发新型石油开采技术，提高采油率、采收率和采油速度，低渗透油田与普通油田相比具有更高的开采难度，可利用二氧化碳的驱油特征提高低渗透油田产出量，合理减轻社会石油应用压力，提高资源利用率。

1.二氧化碳驱采油技术在低渗透油田中的应用优势

公开资料显示，2013年～2019年，全球石油消费量分别为92276.0百万吨、93194.0百万吨、95048.0百万吨、96737.0百万吨、98406.0百万吨、99843.0百万吨、101440.0百万吨，2013年～2019年，中国原油产量分别为2.10亿吨、2.11亿吨、2.15亿吨、2.00亿吨、1.92亿吨、1.89亿吨和1.91亿吨。2015年～2019年，中国已探明石油储量分别为371.76亿吨、380.90亿吨、389.67亿吨、399.26亿吨和411.26亿吨。2019年，我国石油新增探明储量为12.00吨，同比增长25%。低渗透油田在我国已探明油田中占据着较大比例，为提高石油开采率，可积极利用二氧化碳驱采油技术。二氧化碳驱采油技术的作用机理是降低油水界面张力及原油粘度，二氧化碳注入低渗透油层后可产生气体驱动作用，溶于水后生成碳酸，增加油层结构的稳定性。由此可知，二氧化碳驱采油技术在低渗透油田中的应用具有较高的安全性优势，与其他采油技术相比更为快捷、高效。

2.二氧化碳驱采油技术在低渗透油田中的应用要点

2.1二氧化碳驱最小混相压力

在低渗透油田开采中应用二氧化碳驱采油技术需明确最小混相压力，从而使技术人员能够根据低渗透油田中的油层储藏温度，以最小压力注入二氧化碳与原油进行多级接触混相，降低开采难度，保障开采安全。在二氧化碳驱最小混相压力确定过程中，主要采用的方法为实验法和理论计算法。实验结果显示最小混相压力的影响因素包括储藏温度、注入气体组成和原油组分。根据二氧化碳的相态特征、密度、粘度、偏差系数及扩散系数，可利用细管实验法确定最小混相压力。细管实验装置主要包括回压泵、压力表、气液分离器、气相色谱仪等，在实验中对测试油样进行物性测试、组分含量分析，通过改变驱替压力，得到采收率变化曲线，进而确定最小混相压力。采收率为采出原油体积与体积系数的乘积和饱和原油体积的比值。另外，在低渗透油田中应用二氧化碳驱采油技术时也常常利用经验公式法和数值模拟法进行最小混相压力确定[1]。

2.2二氧化碳驱数值模拟

公开资料显示，中东地区、中南美地区、北美洲、独联体国家、非洲、亚太地区和欧洲在全球已探明石油储量中的占比分别为48.3%、18.8%、13.7%、8.4%、7.2%、2.8%和0.8%，中东地区和中南美地区、美洲地区具有较大的石油储量，我国在人均石油能源占有量上处于劣势地位。基于低渗透油田在我国已探明油田储备中占据的较大比例，应科学应用二氧化碳驱采油技术提高开采率，以下对二氧化碳驱数值模拟进行介绍：应开展二氧化碳驱数值模拟参数输入，储层参数主要包括孔隙度、X、Y渗透率、顶层压力、初始压力、有效厚度、Z渗透率、地层温度、含油饱和度，对应参数值分别为12%、10mD、2500m、25MPa、5m、1mD、98℃、70%[2]。根据模拟结果确定衰竭开采时、注水开采时、连续气驱时采油速度和采油率的动态规律，并以此为基础完成交替区参数优化，明确渗透率、注入时机对二氧化碳驱采油技术的应用影响。基于二氧化碳驱数值模拟结果可明确气水交替驱和水气交替驱两种开采方式的采收率、换油率和累注水量等具体生产指标：气水交替驱的采收率、换油率、累注水量分别为35.02%、510.72m3/m3、36.19*104/m3、水气交替驱的采收率为34.07%、换油率为524.92m3/m3、累注水量为15.99*104/m3。

2.3腐蚀防治

二氧化碳驱采油技术在低渗透油田开采中的有效应用可提高采油率和采油速度，但二氧化碳对金属设备的腐蚀较为严重，如何在保证石油采出率的情况下降低二氧化碳的金属腐蚀程度已成科研人员的主要研究课题之一。实验表明，含水率、温度、压力、矿化度及流速都会对油管产生腐蚀影响。含水率30%、50%、75%、80%、100%的采出液中金属腐蚀的平均腐蚀速度分别为0.0826 mm/a、0.0974mm/a、2.460mm/a、2.612 mm/a和2.667mm/a，可知含水率越高，平均腐蚀速度越快;二氧化碳驱采油技术在45摄氏度、65摄氏度和85摄氏度中应用时，金属物质的平均腐蚀速度分别为1.8329mm/a、2.4605mm/a、2.1200mm/a，可知，开采温度45摄氏度时，金属物质的平均腐蚀速度较低;在压力影响分析实验中，将测试环境中的压力分别设定为5MPa、7.5MPa、10MPa、12.5MPa和15MPa，对应金属平均腐蚀速度分别为1.7560mm/a、2.0754mm/a、3.342mm/a、8.5496mm/a，可知压力越大，金属平均腐蚀速度越快;矿化度0mg/L、12000 mg/L、33000mg/L、45000mg/L对应的金属物质平均腐蚀速率分别为0.8893mm/a、1.8463mm/a、2.4605mm/a和2.6164 mm/a，可知矿化度越高，平均腐蚀速度越快;腐蚀介质流速0r/min、100r/min、200r/min、400r/min開展环境下金属物质的平均腐蚀速率分别为0.6186mm/a、1.2388mm/a、2.4605mm/a、4.2244mm/a，可知腐蚀介质流速越快，金属平均腐蚀速度越快。因此，应用二氧化碳驱采油技术进行低渗透油田开采时，技术人员应充分明确含水率、温度、压力、矿化度、流速对油管腐蚀的影响，并进行针对性腐蚀防治。

结 论

总而言之，当前我国正处于新型能源格局建设的关键时期，低渗透油田与其他类型油田相比具有更高的开采难度，二氧化碳的驱油特征是二氧化碳驱采油技术的应用基础，在石油开采前应科学确定二氧化碳驱最小混相压力，进行二氧化碳驱数值模拟，并进行针对性腐蚀防治，提高石油产出量，降低能源应用压力。

参考文献

[1] 张德平，马锋，吴雨乐，等.用于CO_2注气驱的油井缓蚀剂加注工艺优化研究[J].西南石油大学学报（自然科学版），2020，42（02）：103-109.

[2] 钱卫明，林刚，王波，等.底水驱稠油油藏水平井多轮次CO_2吞吐配套技术及参数评价——以苏北油田HZ区块为例[J].石油地质与工程，2020，34（01）：107-111.