二氧化碳混相驱油技术

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。

二氧化碳驱油技术及比较1.2 CO2-EOR驱油技术目前CO2-EOR的实施方法主要有CO2混相驱、CO2非混相驱和CO2吞吐，其中CO2混相驱应用最为普遍。

另外，CO2-EOR实施中也有热CO2驱、碳酸水驱、就地生成CO2技术等其他方法。

1.2.1 CO2混相驱CO2混相驱一般采用CO2与水交替注入储层的方法，具体注入方法取决于储层的性质，主要有连续注入、简单注入、锥形注入等（如图2）。

实施过程中首先注入CO2，由于连续注CO2驱替油层时宏观波及系数很低，因此注水改变二氧化碳的驱油速度，扩大CO2的波及效率。

基本机理是CO2和地层原油在油藏条件下形成稳定的混相带前缘，该前缘作为单相流体移动并有效地把原油驱替到生产井（图3），由于混相，多孔介质中的毛细管力降至为零，理论上可使微观驱替效率达到100%。

混相驱要求油藏压力高于或等于CO2与原油完全混相的最低压力（MMP）。

由于受地层破裂压力等条件的限制，该方法通常用于原油相对密度小于0.89g/cm3，油层温度小于120℃的中、深层油藏。

通过CO2混相驱，原油采收率比注水方法提高约30%~40%。

与水交替注入驱油示意图图2 CO2混相驱技术示意图图3 CO2混相驱对开采下面几类油根据以往的经验，CO2藏具有更重要的意义。

（1）不合适水驱开采的低渗透油藏。

（2）水淹后的砂岩油藏。

（3）接近开采经济极限的深层、轻质油藏。

1.2.2 CO2非混相驱CO2非混相驱效率次于混相驱，但高于水驱或惰性气驱，一般以重力稳定CO2注入方式生产，将二氧化碳注入到圈闭构造的顶部，使原油向下及构造两边移动，在构造两边的生产井中将原油采出（图4）。

主要采油机理是对原油中轻烃汽化和抽提，使原油体积膨胀，黏度降低，界面张力减小。

另外，CO2还可以提高或保持地层压力，当地层压力下降时，CO2就会从饱和了CO2的原油中溢出，形成溶解气驱，达到提高原油采收率的目的。

适用于非混相驱的油藏类型主要有：（1）重油或高黏油油藏；（2）压力衰竭的低渗透油藏；（3）高倾角、垂向渗透率高的油藏。

二氧化碳驱油技术及比较1.2 CO2-EOR驱油技术目前CO2-EOR的实施方法主要有CO2混相驱、CO2非混相驱和CO2吞吐，其中CO2混相驱应用最为普遍。

另外，CO2-EOR实施中也有热CO2驱、碳酸水驱、就地生成CO2技术等其他方法。

1.2.1 CO2混相驱CO2混相驱一般采用CO2与水交替注入储层的方法，具体注入方法取决于储层的性质，主要有连续注入、简单注入、锥形注入等（如图2）。

实施过程中首先注入CO2，由于连续注CO2驱替油层时宏观波及系数很低，因此注水改变二氧化碳的驱油速度，扩大CO2的波及效率。

基本机理是CO2和地层原油在油藏条件下形成稳定的混相带前缘，该前缘作为单相流体移动并有效地把原油驱替到生产井（图3），由于混相，多孔介质中的毛细管力降至为零，理论上可使微观驱替效率达到100%。

混相驱要求油藏压力高于或等于CO2与原油完全混相的最低压力（MMP）。

由于受地层破裂压力等条件的限制，该方法通常用于原油相对密度小于0.89g/cm3，油层温度小于120℃的中、深层油藏。

通过CO2混相驱，原油采收率比注水方法提高约30%~40%。

与水交替注入驱油示意图图2 CO2混相驱技术示意图图3 CO2混相驱对开采下面几类油根据以往的经验，CO2藏具有更重要的意义。

（1）不合适水驱开采的低渗透油藏。

（2）水淹后的砂岩油藏。

（3）接近开采经济极限的深层、轻质油藏。

1.2.2 CO2非混相驱CO2非混相驱效率次于混相驱，但高于水驱或惰性气驱，一般以重力稳定CO2注入方式生产，将二氧化碳注入到圈闭构造的顶部，使原油向下及构造两边移动，在构造两边的生产井中将原油采出（图4）。

主要采油机理是对原油中轻烃汽化和抽提，使原油体积膨胀，黏度降低，界面张力减小。

另外，CO2还可以提高或保持地层压力，当地层压力下降时，CO2就会从饱和了CO2的原油中溢出，形成溶解气驱，达到提高原油采收率的目的。

适用于非混相驱的油藏类型主要有：（1）重油或高黏油油藏；（2）压力衰竭的低渗透油藏；（3）高倾角、垂向渗透率高的油藏。

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。

二氧化碳近混相驱二氧化碳近混相驱是一种重要的油藏采收技术，它能够利用地下的二氧化碳来提高油井的产油率，同时还能减轻二氧化碳的排放负担。

下面是关于该技术的详细介绍：一、二氧化碳近混相驱的基本原理二氧化碳近混相驱是一种通过注入CO2 gas来驱出油藏中残留的油，提高油井产油率的方法。

CO2作为一种惰性气体，可以在不破坏地层岩石的情况下渗透到油藏中，同时控制油藏中原有的水、油和气之间的相互作用，使油的流动性增强，从而方便地被驱出。

二、二氧化碳近混相驱的具体实施步骤1. 二氧化碳注入：首先在油井中注入二氧化碳，运用压差，在地质层中形成一个压力，以便将压缩态的CO2注入油藏中。

2. 油藏分区：根据不同的油藏性质，对油藏进行分区，以便用不同的驱油技术进行注入二氧化碳。

3. 沉降时间：二氧化碳注入后需要经过一定的沉降时间，待CO2达到均匀分布后方可进行下一步的注入。

4. 稳定压力：为保证注入效果，需要保持稳定的压力，达到使CO2与油产生化学反应，从而释放出可驱动石油的能量。

三、二氧化碳近混相驱的优点1. 可以提高油井产油率，增加油田开采量。

2. 改善油藏环境，减少不利影响。

3. 减轻二氧化碳排放压力。

二氧化碳是一种温室气体，排放过多会对环境产生负面影响。

通过二氧化碳近混相驱，不仅能够减轻二氧化碳的排放压力，还可以起到回收和储存的作用。

四、二氧化碳近混相驱的局限性1. 技术成本过高，投入大。

2. 对于某些油藏，效果可能不理想。

3. 不适用于所有类型的油田。

二氧化碳近混相驱对油藏的地层和物性要求比较高。

综上所述，二氧化碳近混相驱是一种重要而有效的油藏采收技术，它不仅能够提高油井产油率，还可以减轻二氧化碳排放压力，因此具有广泛的应用前景。

但同时也需要注意其局限性，针对不同的油藏情况选择合适的采油技术。

（总字数：694）。

题目：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：2014年 4 月 12 日CO2混相驱和非混相驱的驱油机理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、特低渗油藏投入开发后暴露出许多矛盾，如自然产能低、地层能量不足、地层压力下降快等，而注水补充能量因油藏地质条件的限制受到很大制约，因此采收率均较低。

从国外EOR技术的发展趋势看，气驱特别是CO2混相驱将是提高我国低渗透油藏采收率最有前景的方法。

1、CO2的基本性质在标准条件下，也即在压力、（绝对温度）下二氧化碳是气体状态，气态二氧化碳密度D=千克/立方米，气态二氧化碳粘度为~毫帕秒，液态二氧化碳密度D=千克/立方米，液态二氧化碳粘度为毫帕秒，但在高压低温条件下液态与气态二氧化碳的密度相近，为吨/立方米。

压力、温度对二氧化碳的相态有明显的控制作用。

当温度超过临界温度时，压力对二氧化碳相态几乎不起作用，即在任何压力下二氧化碳都呈现气体状态，因此在地层温度较高的油层中应用二氧化碳驱油，二氧化碳通常是气体状态而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。

二氧化碳溶于水中形成“碳化水”，结果使水的粘度有所增加。

二氧化碳在地层中存在，可是泥岩的膨胀减弱。

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。

二氧化碳驱油技术商业化实例解释说明以及概述1. 引言1.1 概述二氧化碳驱油技术是一种被广泛研究和应用于原油开采领域的方法。

随着全球对可再生能源和环境保护的需求增加，二氧化碳驱油技术作为一种低成本、高效率和环保的增产方式备受关注。

本文旨在通过解释具体的商业化实例来说明二氧化碳驱油技术的商业价值和应用前景。

1.2 文章结构本文分为三个主要部分：引言、二氧化碳驱油技术商业化实例解释说明以及结论。

其中，在第一部分引言中，我们将介绍文章的背景概况以及内容组织结构。

在第二部分中，我们将详细讨论二氧化碳驱油技术的商业化实例，并展示其实施过程和效果。

最后，在第三部分结论中，我们将总结商业化实例的重要性和前景，并提出对二氧化碳驱油技术发展的展望和建议。

1.3 目的本文旨在探究并阐述二氧化碳驱油技术商业化实例，通过对这些实例的解释说明，展示该技术在工业应用中的价值和优势。

通过了解二氧化碳驱油技术的商业化案例，读者能够更好地了解该技术的应用前景，并对其发展趋势有所预期。

此外，文章还将提出对二氧化碳驱油技术未来发展的建议，以促进相关领域持续创新和进步。

2. 二氧化碳驱油技术商业化实例解释说明：2.1 二氧化碳驱油技术简介：二氧化碳驱油技术是一种应用于油田开采的增产方法，它利用注入二氧化碳进入原油层，改变原有地下储层中的物理、化学性质，以提高原油开采率。

通过注入二氧化碳，可降低原油黏度、改善岩石渗透性并促进原油流动。

相比传统开采方式，二氧化碳驱油技术在提高采收率方面具备明显优势。

2.2 商业化实例概述：在世界范围内，已经出现了许多成功的商业化实例来推广和应用二氧化碳驱油技术。

其中最著名的实例是美国的麦克奈尔石油公司（McNally Oil）在得克萨斯州的一个油田进行的试验项目。

该试验项目基于麦克奈尔石油公司的先进科技和经验丰富的团队，在一个开发潜力巨大但长期被认为无法开采的厚层油藏中成功应用了二氧化碳驱油技术。

该公司进行了一系列的实验和研究，通过深入分析地下储层的特点和原油的性质，确定了适合使用该技术的工程参数。

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﹪。

第一章 二氧化碳驱油机理第一节 驱油机理2CO 是一种在油和水中溶解度都很高的气体，当它大量溶解于原油中时，可以是原油体积膨胀，粘度下降，还可降低油水间的界面张力；2CO 溶于水后形成的探索还可以起到酸化作用。

它不受井深、温度、压力、地层水矿化度等条件的影响，由于以上各种作用和广泛的使用条件，注2CO 提高采收率的应用十分广泛。

人们通过大量的室内和现场试验，都证明了2CO 是一种有效的驱油剂，并相继提出了许多注入方案。

包括：连续注2CO 气体；注碳酸水法；注2CO 气体或液体段塞后紧接着注水；注2CO 气体或液体段塞后交替注水和2CO 气体（WAG 法)；同时注2CO 气体和水。

连续注入2CO 驱替油层时，由于不利的流度比及密度差，宏观波及系数很低，2CO 用量比较大，实施起来不够经济，用廉价的顶替液驱动2CO 段塞在经济上更有吸引力。

用碳酸水驱油实质是利用注入的水和2CO 溶液与地层油接触后，从其中扩散出来的2CO 来驱油，但此扩散过程较慢，与注入纯2CO 段塞相比达到的采收率比较低。

注2CO 段塞的工艺包括；注2CO 段塞后注水、注段塞后交替注水和注2CO 气体，前一种方法是水驱动2CO 段塞驱扫描整个油层，尾随的水不混相地驱替2CO ，在油层中留下一个残余的2CO 饱和度，后一种方法，其目的在于降低2CO 的流度，提高油层的波及系数。

提出的另外一种工艺是通过双注水系统同时注水和2CO （见下图），但是这种工艺的施工和完井的成本高，经济风险更大。

沃纳（Warner1977）和费耶尔斯（Fayers ）等人在模拟研究中证明，W AG 注入法要比连续或单段塞注入法优越。

沃纳的研究结果还表明，连续注入2CO 可采出潜在剩余油量的20%；注入2CO 段塞可采出25%；而W AG 法可采出注水后地下原油的38%；同时注入气与水可采出47%的原油，但此法仍存在着严重的操作问题。

由此看来，W AG 法仍然是最经济可行的2CO 驱工艺，但它不适合于低渗透砂岩，因为在这种砂岩中，由于水的流度很低，变换注入方式可能造成注入速度严重降低。

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。

For personal use only in study and research; not forcommercial use二氧化碳驱油技术及比较一、CO2-EOR在油田中的应用近几年来，CO2-EOR技术发展迅速。

研究表明，将CO2注入油层，不仅能大幅提高采收率，而且可达到CO2减排的目的，满足环保和油藏高效开发的双重要求。

由于技术的进步和温室效应的存在，CO2-EOR越来越受到重视，包括我国在内的很多国家都开展了现场实验。

目前，CO2-EOR已成为美国提高石油采收率的主导技术，2004年美国CO2-EOR增加的原油产量占全国提高采收率项目总产量的31%。

1.1 CO2提高采收率机理CO2-EOR主要有以下几个方面的作用：（1）使原油体积膨胀CO2注入油藏后，可在原油中充分溶解，一般可使体积增加10% ~100%。

其结果不但增加地层的弹性能量，还大大减少了原油流动过程中的阻力，从而提高驱油效率。

（2）降低原油黏度CO2溶于原油后，一般可降低到原黏度的0. 1~0. 01。

原油初始黏度越高，黏度降低幅度越大。

黏度降低，有利于原油流动能力，提高产油量。

（3）改善油水流度比CO2溶于原油和水，其黏度增加20%~ 30%，流度降低；原油碳酸化后，其黏度降低30%~80%，流度增加。

其综合作用的结果，使油水流度比趋于接近，水驱波及体积扩大，有利于原油采出。

（4）降低界面张力CO2极易溶解于原油，其结果大大降低了油水界面张力，有利于原油流动，从而提高了原油采收率。

CO2与原油混相后其界面张力降为0，理论上可使采收率达到100%。

（5）萃取原油中轻烃CO2注入油藏后，部分CO2未溶解于油水中的CO2能萃取原油中的轻烃，使原油相对密度降低，黏度降低，从而提高原油流动性能，有利于开采。

（6）溶解气驱作用随着油井生产井附近的地层压力下降，地层原油中溶解的CO2逸出，逸出的CO2 气体驱动原油流入井筒，形成内部溶解气驱。