二氧化碳混相驱提高采收率探析

摘 要：提高采收率是油田开发的重要目标和根本出发点，也是开采单位提高经济效益的基本保障，采收率还是衡量油田开发水平的重要指标。我国油田采收率水平亟待提升，而二氧化碳混相驱技术是有效提高油田采收率的一项重要手段，因而本文对其应用于油气开采来有效提高采收率进行了详细分析。

关键词：二氧化碳；混相驱；采收率

目前，石油行业相关专家和学者开始青睐于二氧化碳开采技术。美国在上个世纪七十年代就开始了二氧化碳技术的广泛应用。其应用广泛的原因在于二氧化碳能够与原油混相，而且具有较高的驱替率。我国二氧化碳排放量巨大，将其经过合理处理然后应用于油气开采中，不仅能够提高采收率，而且还能够有效降低二氧化碳对环境的污染。

一、二氧化碳提高采收率的相关机理

在原油中，二氧化碳的溶解性较好。当固定单位体积的二氧化碳在原油中进行溶解时，能够有效碰撞原油的体积。利用CO2提高采收率的机理主要表现在以下几方面。

首先，它会使原油体积膨胀。根据文献资料显示，当原油中溶解了一定单位体积的二氧化碳后，原油体积可以膨胀到百分之一百一十，对应的原油的黏度可以降低到自身的百分之九十左右。一旦原油同二氧化碳进行接触，对原油进行萃取，很容易提炼出加富的二氧化碳，而加富的二氧化碳能够进一步对原油进行抽提，是一个不断循环反复的过程。直至二氧化碳能够抽提到足够自身进行烷烃变化时，就可以通原油进行有效的混合。可以说二氧化碳能够抽提原油的这一特点就作为二氧化碳能够进行混相驱的最基本要求。随着原油中溶解的二氧化碳不断增加，很容易导致压力提高，对应的溶解度提高，停止对原油进行二氧化碳的注入后，生产持续进行，油层的压力会不断降低，原油中原本溶解的二氧化碳会随着压力的降低而释放出来，帮助原油进行进一步的驱动。在油藏中注入一定二氧化碳后，其可与原油发生反应，充分溶解，一般情况下，原油的体积可以增加10%―100%。因此，地层的弹性能量在此基础上得到了有效增加，原油在地层中流动阻力也相应减少，驱油效率得到了提升。

其次，可有效改善油水流度比。当二氧化碳在原油和水中溶解后，可将水和原油的黏度提升20%―30%，因而其流度得到了有效降低。碳酸化后的原油黏度将降低30%―80%，流度将会增加。两者综合作用，油和水的流度大致相同，从而扩大了水驱波及体积，方便了原油的采出。

再次，可降低黏度CO2在原油中溶解后，黏度会降低，一般降低到原黏度的10%-1%。原油的最初黏度越高，降低的幅度也就越大。原油的黏度越低，就越有利于原油的流动，产量也就随之提高。然后，可使界面张力有效降低。由于CO2很容易在原油中溶解，因而油水界面张力也大大降低，加速了原油的流动，采收率也随之提高。

随后，可萃取原油中的轻烃。油藏中注入CO2后，一部分的CO2未能在油水中溶解，这部分二氧化碳能够有效萃取原油中的轻烃，原油密度和黏度得到了降低，流动性能得到了提高。对于原油而言，由于溶解了二氧化碳，导致自身的体积相关系数变高，帮助提升原油驱动的运行效力，由于其原油黏度大幅度下降，促进流度比的提升，改善渗透效率。当二氧化碳同水进行接触后会产生化学反应，使得水的酸碱度下降，进一步溶解原油中隐藏的钙质胶结物和白云岩。

最后，可有效溶解气驱。原油开采过程中，油井生产井附近的地层压力会降低，溶解于地层原油中的CO2会逸出，而原油就会在逸出的二氧化碳驱动下流向井筒，从而在内部形成溶解气驱。

二、二氧化碳混相驱油的作用方式

（一）一次接触混相驱

它主要是指在一定温度和压力下，二氧化碳与油藏中的原油直接相混合，而且在混合后，混合物始终保持单相。除了二氧化碳之外的其他灼洛剂与地层油不直接混合。但是在压力和熔剂组分适当的条件下，这类熔剂也可以与原油实现动混相。这种动混相的实现需利用地层油与溶剂反复接触，然后在多次接触下产生质量迁移。相关学者试验表明：当压力为17.5MPa，温度为57.22摄氏度时，二氧化碳可以与原油完全混合。在此条件下。碳氢化合物没有发生萃取，仅仅是地层有和二氧化碳所构成的混相带。其中混相带中液态碳氢化合物成分与非混相带油成分一致。同时，与地面油混相后的混相带相比，地层油与CO2混相后的混相带的区域要小很多。出现这种现象的原因在于：一定量的天然气溶入了地层油对CO2与地层油的混相造成了影响。

（二）多次接触混相驱

二氧化碳是一种重要的驱油技术，因而二氧化碳能够驱油是其重要特征。二氧化碳驱油可以从地层油汽化或者萃取碳氢化合物。当温度较低时，二氧化碳的形态为液态，当温度达到一定程度时，二氧化碳就从液态变成了气态。D.E门泽等人员的研究表明：当温度在57.22℃，压力在14.0MPa时，如果原油的相对密度为0.8498，那么二氧化碳可以汽化或者萃取其50%。同时，L.W.霍姆等人经过实验研究得出了相关结论：当温度保持不变时，压力达到一定范围后，二氧化碳才能对原油进行萃取。

引起该混相过程原因是：当二氧化碳注入原油后，首先被汽化的是质量较轻的C2～C4，因而平衡气体也就随之扩大。萃取碳氢化合物组分会随着二氧化碳注入量的增加而增多，因而分开地层油与二氧化碳的混相带就形成了。驱动压力会对多次接触混相带的大小造成影响，当压力越大，混相带碳氢化合物的浓度也越大，而且当驱替结束以后，留在岩心的残余油的饱和度就越小。这有效的说明了适当提高混相压力，采收率会得到很大程度提高。

（三）二氧化碳和轻质油混相驱

当温度和压力达到最下限时，轻质碳氢化合物和二氧化碳可实现完全混相，但是要使二氧化碳与重质碳氢化合物实现完全混相，则对压力具有较高要求。N.库曼等人员对二氧化碳加轻质油混相驱进行了实验分析，实验采用了四种比例不同混合物，比例分别为：75：25，50：50，25：75，15：85。实验前实验组用相对密度为0.8423，黏度为8.9MPa的地层油饱和试样，然后运用水进行驱替。当试样中原油饱和度达到百分之四十五时，在其中注入轻质油加二氧化碳的混合物。混合物也有相关的要求，其量为孔隙体积的0.3，速度为1.52～2.13m/d，整个实验过程中，需将压力控制在14.0MPa以上，温度尽量控制在37.8℃。0.3倍孔隙体积段塞注入以后，需用注水驱动段塞，速度为1.22m/d。混合比例不同，实验结果也相同。结果表明，轻质油加二氧化碳的比例为75：25时效果最好，25：75次之。

结束语

综上所述，二氧化碳混相驱是一种有效提高原油采收率的重要技术，它的运用不仅可以带来较高的经济效益，有效增加我国原油开采总量，促进工业的可持续发展，还可以有效减轻对大气的污染。■

参考文献

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[3]周建新，黄细水，黄晓荣.富民油田CO2混相驱提高采收率现场分析[J].江汉石油学院学报，2003（S2）：136-142，10.

作者简介：

张哲伦（1991-），男，2013年毕业于西南石油大学石油工程专业，现就读于西南石油大学开发专业硕士研究生。