二氧化碳驅(qū)油技術(shù)

1、目前，世界上大部分油田仍采用注水開發(fā)，這就面臨著需要進(jìn)一步提高采收率和水資源缺乏的問題。對此，國外近年來大力開展二氧化碳驅(qū)油提高采收率技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用。這項(xiàng)技術(shù)不僅能滿足油田開發(fā)的需求，還可以解決二氧化碳的封存問題，保護(hù)大氣環(huán)境。該技術(shù)不僅適用于常規(guī)油藏，尤其對低滲、特低滲透油藏，可以明顯提高原油采收率。一、二氧化碳驅(qū)油技術(shù)二氧化碳驅(qū)油，是一種把二氧化碳注入油層中以提高油田采收率的技術(shù)。標(biāo)準(zhǔn)狀況下，二氧化碳是一種無色、無味、比空氣重的氣體，密度是1.977克/升。當(dāng)溫度壓力高于臨界點(diǎn)時(shí)，二氧化碳的性質(zhì)發(fā)生變化：形態(tài)近于液體，黏度近于氣體，擴(kuò)散系數(shù)為液體的100倍。這時(shí)的二氧化碳是一種很好的溶劑

2、，其溶解性、穿透性均超過水、乙醇、乙醚等有機(jī)溶劑。如果將二氧化碳流體與待分離的物質(zhì)接觸，它就能夠有選擇性地把該物質(zhì)中所含的極性、沸點(diǎn)和分子量不同的成分依次萃取出來。萃取出來的混合物在壓力下降或溫度升高時(shí)，其中的超臨界流體變成普通的二氧化碳?xì)怏w，而被萃取的物質(zhì)則完全或基本析出，二氧化碳與萃取物就迅速分離為兩相，這樣，可以從許多種物質(zhì)中提取其有效成分。二氧化碳驅(qū)油一般可提高原油采收率7%15%，延長油井生產(chǎn)壽命1520年。在二氧化碳與地層原油初次接觸時(shí)并不能形成混相，但在合適的壓力、溫度和原油組分的條件下，二氧化碳可以形成混相前緣。超臨界流體將從原油中萃取出較重的碳?xì)浠衔?，并不斷使?qū)替前緣的氣體

3、濃縮。于是，二氧化碳和原油就變成混相的液體，形成單一液相，從而可以有效地將地層原油驅(qū)替到生產(chǎn)井。應(yīng)用混相驅(qū)油提高石油采收率的一個(gè)關(guān)鍵性參數(shù)是氣體與原油的最小混相壓力（MMP），MMP是確定氣驅(qū)最佳工作壓力的基礎(chǔ)。一般情況下，因?yàn)榛煜囹?qū)油比非混相驅(qū)油能采出更多的原油，所以希望在等于或略高于MMP下進(jìn)行氣驅(qū)。如果壓力遠(yuǎn)高于MMP,就容易造成地層破裂，無法保障生產(chǎn)過程的安全性，其結(jié)果是不僅不能大幅度提高原油產(chǎn)量，還會(huì)降低經(jīng)濟(jì)效益。如果二氧化碳與原油的最低混相壓力大于油層的破裂壓力，為防止地層破裂，就只能進(jìn)行非混相的二氧化碳驅(qū)油手段。非混相二氧化碳驅(qū)油機(jī)理，主要是降低原油黏度和使原油體積膨脹，所以非混

4、相的驅(qū)油效率不如混相驅(qū)油。二、碳收集技術(shù)目前，比較成熟的處理技術(shù)是在距地面800米以及更深處儲存二氧化碳。因在800米或更深的地方，地?zé)崽荻葹?535C/公里，壓力梯度為10.5兆帕/公里，游離的二氧化碳將處于超臨界狀態(tài)，它的密度變化范圍為440740千克/米3。因此，在多孔和可滲透的儲存巖層中，不需要特別的壓力條件就可以儲藏二氧化碳。二氧化碳可從工業(yè)設(shè)施如發(fā)電廠、化肥廠、水泥廠、化工廠、煉油廠、天然氣加工廠等排放物中回收，既可實(shí)現(xiàn)溫室氣體的減排，又可達(dá)到增產(chǎn)油氣的目的。目前，碳捕集和封存兩項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展還不太均衡。丄建立合作平臺二氧化碳捕集與封存密不可分，因此建立石油行業(yè)內(nèi)部、石油行業(yè)與煤電行

5、業(yè)之間的相互協(xié)作對于二氧化碳驅(qū)油技術(shù)的發(fā)展和推廣非常重要。這樣的協(xié)作可以通過兩條途徑來進(jìn)行。一是加強(qiáng)煤電企業(yè)與石油企業(yè)的協(xié)作。我國煤電企業(yè)掌握二氧化碳的捕集技術(shù)，石油公司掌握二氧化碳的運(yùn)送、重新注入和地下封存技術(shù)，煤電企業(yè)與石油企業(yè)存在合作空間，若能整合上述資源，建立行業(yè)之間的廣泛聯(lián)系和跨行業(yè)協(xié)作平臺，形成技術(shù)配套“一條龍”就能夠在很大程度上實(shí)現(xiàn)行業(yè)之間二氧化碳捕集和封存，優(yōu)化資源配置。二是石油公司本身也是碳排放的主要作業(yè)者。制度的變遷使得石油公司上下游企業(yè)的聯(lián)系更加緊密，下游將為上游輸送更多的二氧化碳。有關(guān)資料顯示，煉油廠加工1噸原油，大約排放0.2噸二氧化碳。由于之前沒有約束力的二氧化碳減

6、排指標(biāo)，產(chǎn)生二氧化碳大部分排放到大氣中去，造成了資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。新的節(jié)能減排制度出臺后，二氧化碳捕集將成為硬性指標(biāo)，二氧化碳排放將受到更多約束。三、美國二氧化碳驅(qū)油技術(shù)美國是應(yīng)用二氧化碳驅(qū)油研究試驗(yàn)最早、最廣泛的國家，從1970年開始，美國就在得克薩斯州把二氧化碳注入油田作為提高石油采收率（EOR）的一種技術(shù)手段，至2006年已有70多個(gè)類似的項(xiàng)目，每年注入二氧化碳總量達(dá)2000萬3000萬噸，其中大約有300萬噸二氧化碳來源于煤氣化廠和化肥廠的尾氣，大部分從天然的二氧化碳?xì)獠夭杉?。?010年2月止，注入二氧化碳已幫助一些成熟油田回收了近15億桶石油，且至今還在使用。美國現(xiàn)在有3個(gè)大型項(xiàng)

7、目：得克薩斯州的薩克（Sacroc）與瓦遜-丹佛（Wasson-Denver）油田，以及科羅拉多州的蘭奇利（Rangely）油田。薩克是世界上第一個(gè)大規(guī)模的商用二氧化碳項(xiàng)目。丄美能源部啟動(dòng)二氧化碳儲存與驅(qū)油實(shí)地試驗(yàn)項(xiàng)目2010年6月28日，美國能源部啟動(dòng)一項(xiàng)在碳酸鹽巖儲集層進(jìn)行CO儲存2并提高石油采收率的實(shí)地試驗(yàn)項(xiàng)目，目的是通過利用一種“吞-吐”的石油增產(chǎn)方法，在提高石油采收率的同時(shí)評價(jià)地質(zhì)構(gòu)造中的碳封存潛力。項(xiàng)目：平原CO2減排合作計(jì)劃是美國能源部區(qū)域碳封存合作項(xiàng)目中的一項(xiàng)，合作方是Eagle運(yùn)營公司，任務(wù)是在北達(dá)科他州威廉斯縣McGregor油田西北部完成實(shí)地測試。提高石油采收率的“吞-吐

8、”方法包括三個(gè)階段：注入（即吞入階段）；接著是“浸泡”一段時(shí)期；生產(chǎn)（即吐出階段）。和其他“吞-吐”方法相比，PCOR合作計(jì)劃的不同之處在于以下幾個(gè)原因：1）深度（大約8050英尺）達(dá)到最大。2）壓力（每平方英寸3000磅）和溫度（180華氏溫度）達(dá)到最高。3）儲集層是碳酸鹽巖儲集層，而不是碎屑巖儲集層。這次測試是利用美國西部的一個(gè)產(chǎn)油井，產(chǎn)油層是密西西比河時(shí)期Madison組碳酸鹽巖儲層。測試期間，440噸液態(tài)CO將被注入到一定深度，然后與殘余2的石油相混合。經(jīng)過兩周的“浸泡”然后進(jìn)行回采。三個(gè)月內(nèi)油井產(chǎn)量會(huì)翻一番,從每天的1.5桶基準(zhǔn)率增加到3-7STB。產(chǎn)出流體中石油的比例（通常被稱為“

9、油浸”）也加倍，從不到3個(gè)百分點(diǎn)增至6個(gè)百分點(diǎn)。該項(xiàng)目除了要示范深度超過8000英尺的碳酸鹽巖儲層中CO儲存結(jié)合石油2增采外，還要確定兩種斯倫貝謝技術(shù)即儲層飽和度工具（reservoirsaturationtool，RST）和垂直地震剖面（verticalseismicprofiling，VSP）在檢測和監(jiān)控深部碳酸鹽巖儲集層中小范圍CO2羽流的有效性，以確保安全和永久封存。該項(xiàng)目成果可適用于PCOR計(jì)劃許多地方的應(yīng)用以及全球范圍內(nèi)類似的應(yīng)用。CO2-EOR實(shí)施的儲層地質(zhì)條件：1）儲層的深度范圍在10003000m范圍內(nèi)；2）致密和高滲透率儲層；原油粘度為低的或中等級別；儲層為砂巖或碳酸巖。在

10、美國大量的C02-E0R項(xiàng)目的實(shí)踐及研究表明，C02-E0R混相驅(qū)油提高采收率范圍在4%12%之間,而純凈CO2注入儲層，占儲層中流體體積的10%45%。高采收率與水與氣交替注入方法(WAG)有關(guān)，CO2采用錐形注入方式效果好。由于經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的原因，不是所有的儲層都適合于CO2-EOR混相驅(qū)油。以CO2-EOR的實(shí)踐和研究為依據(jù)，關(guān)于CO2-EOR項(xiàng)目的一般規(guī)律如下：儲層可以達(dá)到最小混相壓力(MMP)，可以實(shí)現(xiàn)混相驅(qū)油并最小消耗CO2；儲層經(jīng)過注水開發(fā)以后，原油飽和度在35%40%范圍內(nèi)；儲層的連通性好，儲層縱向非均質(zhì)性較低，具有中或高等級的滲透率，滲透率應(yīng)大于100Md；原油比重應(yīng)高于350

11、API(低于0.85)，粘度在12cp范圍內(nèi)；雖然很多報(bào)告指出成功的水驅(qū)是CO2-EOR項(xiàng)目實(shí)施的基礎(chǔ)。爭論在于水驅(qū)后，儲層中剩余大量的水需要CO2推動(dòng)，由于CO2溶解在水中會(huì)損失大量的CO2，影響驅(qū)油效果。CO2-EOR混相驅(qū)油存在一些問題，導(dǎo)致項(xiàng)目實(shí)施失敗，問題如下：在項(xiàng)目開始之前研究不足，如對儲層的地質(zhì)的、巖石物理的性質(zhì)知道得少。低采收率原因如下，一是由于儲層嚴(yán)重的非均質(zhì)性導(dǎo)致CO2驅(qū)油效率低；二是CO2注入量低增油效果不明顯；注入的CO2沿高滲透通道早期突破(如在斷層部位)，原因是儲層地質(zhì)描述工作不細(xì)。所以在項(xiàng)目開始之前需要大量的監(jiān)測工作，并且對儲層地質(zhì)特征進(jìn)行細(xì)致的研究。由于CO2注

12、入量低，使地層壓力下降，導(dǎo)致只有小部分完成混相驅(qū)油，驅(qū)油效果差。壓力下降，在井眼附近的氫氧化合物、瀝青就會(huì)沉淀，導(dǎo)致儲層滲透性發(fā)生變化。使CO2注入壓力升高，儲層注氣能力下降。必須通過提高附近注入井CO2的注入量，來提高地層壓力；CO2-EOR項(xiàng)目規(guī)模受注水管線及油水井?dāng)?shù)的影響。CO2會(huì)使儲層中地層水PH值下降。從石灰?guī)r或儲層中膠結(jié)的礦物中溶解Ca。鈣質(zhì)鹽在儲層中富集，壓力的下降導(dǎo)致鈣質(zhì)鹽的沉淀，影響項(xiàng)目效果；C02驅(qū)油項(xiàng)目存在設(shè)備腐蝕問題，C02溶解在水中形成碳酸鹽腐蝕鐵質(zhì)設(shè)備及管線。4-C02-EOR非混相驅(qū)油實(shí)踐與CO2-EOR混相驅(qū)油項(xiàng)目相比，CO2-EOR非混相驅(qū)油項(xiàng)目較少。一個(gè)大型

13、的CO2-EOR非混相驅(qū)油項(xiàng)目在實(shí)施。儲層中的原油為重油，比重為9150API。傳統(tǒng)采油方式只是采出1.5%的原始地質(zhì)儲量。1986年注入CO2，原油產(chǎn)量為6000b/do預(yù)測使用CO2-EOR油田的采收率為6.5%。CO2-EOR非混相驅(qū)油機(jī)理是，大量CO,溶解在原油中(13m3/b),使原油膨脹，使原油粘度下降10個(gè)級數(shù)。項(xiàng)目開始以來CO2注入量約1700t/d,16%60%的CO2循環(huán)注入。CO2埋存的主要原理是CO2溶解在儲層中的流體中。適合CO2-EOR非混相驅(qū)油的條件如下：儲層縱向滲透率高；儲層中大量的原油形成油柱；儲層具有可以形成氣頂?shù)娜﹂]構(gòu)造，儲層連通性好；儲層中沒有導(dǎo)致驅(qū)油效

14、率降低的斷層和斷裂。應(yīng)用CO2提高采收率工作目前有幾個(gè)問題需要進(jìn)一步研究。一是CO2注入過程中最小損失量；二是CO2注入后儲層的監(jiān)測；三是非混相如何最大提高產(chǎn)量；四是注入氣體中雜質(zhì)對開發(fā)效果的影響；五是CO2進(jìn)入空隙和鹽水層中的機(jī)理研究。美國具有最先進(jìn)的CO2-EOR驅(qū)油技術(shù)，94%的CO2-EOR項(xiàng)目在美國。CO2-EOR混相驅(qū)油提高采收率范圍在4%12%之間，純凈CO2注入儲層，占儲層中流體體積的10%45%。與CO2-EOR混相驅(qū)油項(xiàng)目相比，CO2-EOR非混相驅(qū)油項(xiàng)目較少。非混相驅(qū)油需要380m3CO2驅(qū)替1桶原油(760kg/b)?？勺畲筇岣卟墒章?0%。應(yīng)用CO2提高采收率廣泛應(yīng)用

15、，實(shí)現(xiàn)最大CO2埋存和提高原油產(chǎn)量有機(jī)結(jié)合，必將為全球生態(tài)保護(hù)，石油資源的高水平、高效益開發(fā)和可持續(xù)發(fā)展提供理論及實(shí)踐依據(jù)。四、加拿大二氧化碳驅(qū)油技術(shù)2000年7月，加拿大石油技術(shù)研究中心（PTRC）與艾伯塔省合作，提出研究二氧化碳地質(zhì)儲存的建議，把它作為國際能源署溫室氣體研究（IEAGHG）的韋伯恩監(jiān)測和儲存項(xiàng)目，研究在部分廢棄油氣儲層中進(jìn)行二氧化碳儲存的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可行性。韋伯恩油田項(xiàng)目是加拿大能源公司（Encana）涉及1.5億美元、周期達(dá)30年的用二氧化碳增加油采收率的商業(yè)項(xiàng)目，目的是想通過把加壓的二氧化碳?xì)怏w注入到油田儲層中，以增加石油采收率（1.3億桶）。同時(shí)，通過綜合監(jiān)測，查明二氧

16、化碳被灌注之后的運(yùn)移規(guī)律，從而建立長期、安全的二氧化碳地下儲存的技術(shù)和范例。韋伯恩油田位于威利斯頓（Williston）盆地中北部，面積約180公里2,原油儲量約為14億噸。從1965年開始，油田進(jìn)行注水開采，在此期間，最高油產(chǎn)量達(dá)46000桶/天。1991年后，開始進(jìn)行水平井開采。至2000年二氧化碳灌注之前，大約20%的原油已被采收。注二氧化碳增加石油采收率的方案首先于2000年9月在韋伯恩19井陣中進(jìn)行，初期注氣量為2.69X106米3/天。目前的注氣量為3.39X106米3/天，其中，每天有7.1X105米3的二氧化碳通過生產(chǎn)井進(jìn)行再循環(huán)。在實(shí)驗(yàn)區(qū)塊中，每天的油產(chǎn)量（20560桶）有1

17、/4（多于5000桶）是由二氧化碳的注入所貢獻(xiàn)的。截止到2003年5月，累積注入的二氧化碳量達(dá)19億米3，在之后的生產(chǎn)周期中，二氧化碳逐漸注入到75個(gè)井陣中，注氣量達(dá)到108億米3（2000萬噸）。在注氣實(shí)驗(yàn)區(qū)，儲層埋深約1450米，平均溫度63C。在油田發(fā)現(xiàn)初期，孔隙壓力約14兆帕，在注水開采期，孔隙壓力為819兆帕，最近測量的孔隙壓力為12.518兆帕（平均15兆帕）。這些條件超過了二氧化碳的臨界點(diǎn)壓力和溫度，注入的二氧化碳將以超臨界流體存在于儲層中，并溶解一些碳酸鹽礦物，形成HCO3-離子，從而使部分二氧化碳被儲存下來。儲層中少量的硅酸鹽礦物與二氧化碳發(fā)生反應(yīng)，形成碳酸鹽礦物，也會(huì)捕獲一

18、部分二氧化碳。韋伯恩油田目前是世界上將二氧化碳地質(zhì)埋存與提高石油采收率相結(jié)合比較成功的案例，之所以取得成功有多個(gè)原因。首先是扎實(shí)的基礎(chǔ)研究工作。在開展注入前，對天然二氧化碳的埋存及相關(guān)的地質(zhì)工作進(jìn)行深入研究，對比了擬埋存地區(qū)與原來二氧化碳?xì)獠氐母鞣N條件，最后選定目的層。我國目前正開展碎屑巖二氧化碳地質(zhì)埋存的相關(guān)研究，碎屑巖相的沉積、構(gòu)造、儲層等特征比碳酸鹽巖更加復(fù)雜，尤其對于廣泛發(fā)育的斷裂構(gòu)造，如何開展研究值得我們借鑒。其次是科學(xué)的工作計(jì)劃。韋伯恩油田的工作計(jì)劃大致分為四個(gè)主題，并依次展開。相對而言，他們比較嚴(yán)格地按照了二氧化碳地質(zhì)埋存中先論證、再注入、后監(jiān)測的步驟。充分“論證”其合理與可行性

19、，為“注入”階段提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，而“監(jiān)測”技術(shù)的完善更增強(qiáng)其有效性和安全性。第三是有強(qiáng)大的科研團(tuán)隊(duì)。韋伯恩油田所開展的研究過程中涉及39個(gè)科研機(jī)構(gòu)、政府部門以及公司，科研人員主要來自加拿大、歐盟及美國；設(shè)立50多個(gè)研究子課題，在研究過程中營造了非常良好的工作氛圍，提高信息利用和資源共享的強(qiáng)度，簡化團(tuán)隊(duì)間的工作流程，提高研究和工作的效率。從20002004年完成至少472個(gè)報(bào)告，每個(gè)子課題至少50個(gè)最終報(bào)告，成績斐然。五、我國二氧化碳驅(qū)油技術(shù)的發(fā)展2010年11月26日，以中國石油勘探開發(fā)研究院為依托單位，沈平平教授擔(dān)任首席科學(xué)家的國家973項(xiàng)目溫室氣體的資源化利用及地下埋存順利通過國家科技部驗(yàn)收

20、，課題組被評為“十一五”國家科技計(jì)劃執(zhí)行優(yōu)秀團(tuán)隊(duì)。二氧化碳在中國石油開采中有著巨大的應(yīng)用潛力。但是，二氧化碳驅(qū)技術(shù)在中國尚未成為研究和應(yīng)用的主導(dǎo)技術(shù)?？梢灶A(yù)測，隨著技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，二氧化碳將成為中國改善油田開發(fā)效果、提高原油采收率的重要資源。丄大慶油田利用CO2驅(qū)油提高采收率截至2010年11月30日，大慶油田首家二氧化碳注氣站一一榆樹林公司樹101二氧化碳注氣站已正式運(yùn)行兩年?，F(xiàn)高產(chǎn)井日產(chǎn)油8.2噸，采出井平均日產(chǎn)油2.5噸，與投產(chǎn)初期數(shù)據(jù)相比，基本持平。而同類區(qū)塊非二氧化碳注入的井，自然遞減率已達(dá)60%。按此推算，二氧化碳驅(qū)油能提高采收率20.1%，在榆樹林油田三類井區(qū)推廣，可

21、增加采儲量113.45萬噸。目前，大慶油田采氣分公司已經(jīng)表示，他們“馴服”了溫室效應(yīng)的罪魁禍?zhǔn)锥趸?，讓它由過去的“上天為害”變?yōu)楝F(xiàn)在的“入地為寶”，把二氧化碳轉(zhuǎn)化為石油開采的驅(qū)動(dòng)力。大慶油田不僅地下有油、有天然氣，天然氣里還含有二氧化碳。怎樣減少二氧化碳的排放？作為能源大戶的大慶油田，一直致力于二氧化碳開發(fā)利用的研究，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。為了讓二氧化碳得到更大的應(yīng)用，大慶油田還開發(fā)應(yīng)用了二氧化碳泡沫壓裂、吞吐和氣舉等多項(xiàng)驅(qū)油技術(shù)，并相繼在長垣及外圍油田開展了二氧化碳驅(qū)油試驗(yàn)。如今，二氧化碳吞吐增油作業(yè)已覆蓋外圍油田絕大部分地區(qū)。大慶油田將二氧化碳驅(qū)油技術(shù)納入戰(zhàn)略儲備技術(shù)，擴(kuò)大二氧化碳產(chǎn)能建設(shè)和

22、驅(qū)油試驗(yàn)區(qū)規(guī)模，并逐步將試驗(yàn)區(qū)從外圍油田向老區(qū)油田延伸，延長油田壽命。據(jù)悉，二氧化碳驅(qū)油技術(shù)的貢獻(xiàn)要更為深遠(yuǎn)。科技人員介紹，13.5萬噸的二氧化碳中的9.3萬噸來自于工業(yè)尾氣。這表明，隨著二氧化碳驅(qū)油技術(shù)的不斷發(fā)展,已不單停留在節(jié)能的層面，已向著減排延伸。工業(yè)尾氣是二氧化碳排放的主要來源，把工業(yè)氣中的二氧化碳收集出來用于二氧化碳驅(qū)采油，是二氧化碳回收利用新路徑，能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)發(fā)展與生態(tài)保護(hù)的持續(xù)平衡。數(shù)據(jù)顯示，大慶油田現(xiàn)在每年用于驅(qū)油的二氧化碳，有近70%來自于原來排入大氣中的工業(yè)廢氣?，F(xiàn)在，大慶油田采氣分公司已經(jīng)具備了回收二氧化碳?xì)怏w的成熟技術(shù)。大慶的石油石化企業(yè)多、規(guī)模大，如果能把排放到空氣

23、中的二氧化碳全回收起來，用二氧化碳驅(qū)油，既能增油，又能減少碳排放，實(shí)現(xiàn)低碳環(huán)保循環(huán)發(fā)展與持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)雙贏。丄勝利油田利用CO2驅(qū)油提高采收率2007年，中石化決定在勝利油田高89-1塊進(jìn)行二氧化碳驅(qū)油先導(dǎo)性試驗(yàn)。二氧化碳的注入使對應(yīng)的5口生產(chǎn)井產(chǎn)量上升,井組日產(chǎn)油從31.6噸上升至42.1噸，累計(jì)增油7500噸。其中高89-9井產(chǎn)量從注入前的每日4.5噸，上升到目前的9噸，增長了1倍。二氧化碳被注入油層后，約有50%60%被永久封存于地下，剩余的則隨著油田伴生氣返回地面，通過原油伴生氣二氧化碳捕集純化，可將伴生氣中的二氧化碳回收，就地回注驅(qū)油，則進(jìn)一步降低了二氧化碳驅(qū)油成本，也使低滲透油藏這樣的難

24、動(dòng)用儲量變?yōu)閮?yōu)質(zhì)儲量。目前，我國煤電占整個(gè)發(fā)電裝機(jī)的70%以上，燃燒1噸標(biāo)煤平均排放2.6噸二氧化碳。因此，將煙道氣中的二氧化碳捕集純化后注入地下用于油田驅(qū)油，既能降低二氧化碳排放，又能提高原油采收率。實(shí)踐表明，二氧化碳驅(qū)油可以提高油田采收率10%20%。我國低滲透油氣藏約63.2億噸，尚有50%左右未動(dòng)用。而已動(dòng)用的低滲透資源，由于技術(shù)水平的制約，平均采收率僅為23.3%。對于中高滲水驅(qū)油藏，也可通過注入二氧化碳進(jìn)一步提高采收率，中原油田濮城水驅(qū)廢棄油藏就通過試驗(yàn)二氧化碳驅(qū)油重獲新生。在勝利油田，適合二氧化碳驅(qū)油的低滲透油田儲量達(dá)2億多噸，若全部采用二氧化碳驅(qū)油開發(fā)，每年可消耗二氧化碳300

25、萬噸，可提高油田采收率10%15%，預(yù)計(jì)新增可采儲量3300萬噸至4700萬噸。目前勝利發(fā)電廠正在建設(shè)100萬噸/年煙道氣二氧化碳捕集純化項(xiàng)目，建成后將成為全球最大的火電廠二氧化碳捕集、利用封存項(xiàng)目，為今后勝利油田大規(guī)模開展二氧化碳驅(qū)油提供了穩(wěn)定的氣源保障和技術(shù)保證。丄我國關(guān)于二氧化碳驅(qū)油技術(shù)的研究關(guān)于二氧化碳?xì)怏w地下埋存的試驗(yàn)，我國的大慶油田和江蘇油田都曾開展過相關(guān)研究。1984年，大慶油田在薩南東部過渡帶進(jìn)行二氧化碳驅(qū)油的礦場試驗(yàn)研究，該項(xiàng)目首先與國外公司合作，1993年6月結(jié)束，歷時(shí)9年。1994年大慶繼續(xù)開展試驗(yàn)，直到1995年底結(jié)束。驅(qū)油試驗(yàn)當(dāng)時(shí)可能主要考慮到增加石油產(chǎn)量，缺少對二氧

26、化碳在地下運(yùn)移、富集的監(jiān)測研究。二氧化碳是大慶煉油廠加氫車間的副產(chǎn)品，純度為96%,工廠距試驗(yàn)區(qū)6.5公里。氣體用管道低壓輸送到礦場。采用水氣交替注入方案：兩口井注氣，另外兩口井同時(shí)注水。規(guī)定C1與C3井為一組，C2與C4井為另一組。兩組相互交換進(jìn)行注氣、注水。采用這種方式目的在于使煉油廠可以連續(xù)供氣。兩次礦場試驗(yàn)結(jié)束后，于1996年10月通過鑒定。在效果評價(jià)中，應(yīng)用數(shù)值模擬方法對二氧化碳非混相驅(qū)油進(jìn)行了動(dòng)態(tài)跟蹤擬合及效果預(yù)測，二氧化碳驅(qū)油獲得了預(yù)期效果，每增采1噸油耗二氧化碳?xì)?200米3。通過該項(xiàng)目的研究對二氧化碳驅(qū)油試驗(yàn)的動(dòng)態(tài)特點(diǎn)取得了比較明確的認(rèn)識，并成功地解決二氧化碳驅(qū)油的腐蝕與結(jié)垢

27、問題，初步形成了一套二氧化碳非混相驅(qū)油的技術(shù)。該項(xiàng)目的完成填補(bǔ)了國內(nèi)二氧化碳非混相驅(qū)油技術(shù)的空白，使非混相驅(qū)先導(dǎo)試驗(yàn)研究和試驗(yàn)效果達(dá)到了國際先進(jìn)水平。在試驗(yàn)過程中，除錄取大量動(dòng)、靜態(tài)資料外，還對注采井進(jìn)行了PLT測試、井溫測井、高精度壓力計(jì)測壓以及油、氣、水樣分析。此外，還進(jìn)行了注水溶性示蹤劑及氣體示蹤劑檢測。試驗(yàn)資料經(jīng)匯總、整理及綜合研究，已取得了一套比較系統(tǒng)有價(jià)值的研究成果，包括油藏地質(zhì)基礎(chǔ)、二氧化碳驅(qū)油試驗(yàn)和專題研究等三部分。江蘇油田是復(fù)雜斷塊油田，其地質(zhì)特征為“小、碎、深、薄、低”與大慶油田試驗(yàn)由13個(gè)礦井組成一個(gè)網(wǎng)不相同，該油田的試驗(yàn)是在單個(gè)油井進(jìn)行，無法形成有效的注采井網(wǎng)。通過采用

28、二氧化碳單井吞吐及驅(qū)油技術(shù)，引起油層內(nèi)原油體積膨脹、降低原油黏度，提高單井產(chǎn)量。1996年2月在富民油田的富48井進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)，注入二氧化碳約16萬米3，日產(chǎn)5噸原油。二氧化碳單井吞吐試驗(yàn)歷時(shí)6年，1998年正式應(yīng)用至2003年，已累計(jì)增油5521.9噸，開始步入工業(yè)化生產(chǎn)階段。另外，我國也在其他油田如新疆、任丘、勝利、吉林等地進(jìn)行過注入二氧化碳提高采收率的試驗(yàn)，但是規(guī)模較小，時(shí)間也較短。我國在油田進(jìn)行的礦場試驗(yàn)，積累了一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。目前，國家科技部支持的973計(jì)劃研究項(xiàng)目“溫室氣體提高石油采收率的資源化利用及地下埋存”正在進(jìn)行。實(shí)踐證明，對于利用常規(guī)方法開采的老區(qū)油田，采用注入二氧化碳提高

29、采收率，同時(shí)兼顧地質(zhì)埋存是有廣闊前景的。我國政府和中國石油非常重視二氧化碳提高采收率的資源化利用和減排。溫室氣體的資源化利用和地下埋存國家973基礎(chǔ)研究項(xiàng)目提出，在我國要實(shí)現(xiàn)的不單純是溫室氣體的減排，而且是利用與減排同時(shí)進(jìn)行，即把二氧化碳看成是資源，用來提高采收率并把它埋存在地下（即CCUS）。目前，CCUS的提法已經(jīng)逐漸得到國內(nèi)外同行的認(rèn)可。中國石油同時(shí)設(shè)立了二氧化碳驅(qū)油提高采收率和埋存的科技重大專項(xiàng)及吉林油田二氧化碳驅(qū)油重大開發(fā)試驗(yàn)項(xiàng)目。項(xiàng)目組立足于中國陸相油藏儲層特點(diǎn)和原油性質(zhì)，發(fā)展完善了二氧化碳混相驅(qū)油、埋存評價(jià)等關(guān)鍵理論與方法，以減排利用火山巖天然氣藏開發(fā)過程中副產(chǎn)的二氧化碳為目標(biāo)，

30、初步形成二氧化碳驅(qū)油與埋存的配套技術(shù)，并在吉林大情字井現(xiàn)場試驗(yàn)中得到成功應(yīng)用，奠定了我國利用二氧化碳驅(qū)油實(shí)現(xiàn)溫室氣體減排和資源化利用的產(chǎn)業(yè)模式基礎(chǔ)。丄我國社會(huì)長期可持續(xù)發(fā)展需要關(guān)注二氧化碳減排問題由于人類對化石燃料的過度依賴，工業(yè)化和人類生活過程中產(chǎn)生的溫室氣體排放量日益增加，由此導(dǎo)致的空氣污染和溫室效應(yīng)愈發(fā)嚴(yán)重。氣候變暖已給我國和全球造成了多方面的不利影響，以二氧化碳為主的溫室氣體減排已成為國際社會(huì)應(yīng)對氣候變化的共識。2009年12月，我國政府向世界承諾到2020年單位GDP的二氧化碳排放比2005年下降40%至45%。減排溫室氣體主要有三種途徑：一是提高能源利用效率，二是發(fā)展可再生能源，三

31、是化石能源清潔化。專家預(yù)測通過化石能源的清潔化，即二氧化碳的捕集和埋存(CCS)將貢獻(xiàn)6個(gè)至7個(gè)百分點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)真正意義上的規(guī)?；瘻p排，把捕集的二氧化碳埋存到地下被認(rèn)為是減緩溫室氣體排放非常重要的有效措施之一。隨著經(jīng)濟(jì)持續(xù)較快增長，我國對油氣的需求將不斷增加。根據(jù)國家能源局中國能源發(fā)展報(bào)告2009，2009年我國原油產(chǎn)量為1.89億噸，凈進(jìn)口1.99億噸，對外依存度為51.3%。保障經(jīng)濟(jì)較快增長所需的油氣供給與能源安全，成為我國社會(huì)和國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重大戰(zhàn)略問題。而通過注入二氧化碳大幅度提高采收率是滿足目前對原油需求的有效方法之一。六、應(yīng)用二氧化碳驅(qū)油提高采收率和埋存技術(shù)前景廣闊二氧化碳驅(qū)油提

32、高采收率和埋存技術(shù)已經(jīng)成為經(jīng)濟(jì)開發(fā)和環(huán)境保護(hù)上實(shí)現(xiàn)雙贏的有效辦法，實(shí)現(xiàn)溫室氣體的資源化利用并提高油氣采收率前景可期。國內(nèi)外大量的研究和現(xiàn)場應(yīng)用已經(jīng)證明，向油層中注入二氧化碳混相驅(qū)或非混相驅(qū)能夠大幅度提高采收率。據(jù)2010年油氣雜志報(bào)道，美國利用二氧化碳驅(qū)技術(shù)已經(jīng)采出了大約15億桶原油，根據(jù)美國能源部國家能源技術(shù)實(shí)驗(yàn)室(NETL)的評價(jià)結(jié)果，美國利用二氧化碳驅(qū)的增油潛力達(dá)340億桶。根據(jù)1998年中國陸上已開發(fā)油田提高采收率第二次潛力評價(jià)及發(fā)展戰(zhàn)略研究的結(jié)果，僅在參與評價(jià)的79.9億噸常規(guī)稀油油田儲量中，適合二氧化碳驅(qū)的原油儲量約為12.3億噸。另外我國現(xiàn)已探明的63.2億噸低滲透油藏儲量，尚有

33、50%左右未動(dòng)用。開發(fā)這些儲量，二氧化碳驅(qū)比水驅(qū)具有明顯的優(yōu)勢。此外，二氧化碳在提高稠油油藏采收率、提高煤層氣和天然氣采收率領(lǐng)域也具有很好的應(yīng)用前景?！熬唧w到我國，當(dāng)前和今后一段時(shí)期，二氧化碳減排必須走高效利用之路，二氧化碳驅(qū)油提高采收率和埋存技術(shù)必定具有廣泛的應(yīng)用前景。七、驅(qū)油新技術(shù)微生物提高采收率(MEOR)的概念自1926年提出，從20世紀(jì)50年代開始研究，特別是近10年來的大規(guī)模研究和試驗(yàn)，已使該技術(shù)逐步進(jìn)入了工業(yè)化應(yīng)用的階段，各種類型的微生物采油工藝技術(shù)在世界各石油開采國得到了廣泛的應(yīng)用，并顯示了良好的發(fā)展前景。丄驅(qū)油用微生物的類型提高原油采收率的微生物工藝可劃分為兩個(gè)主要的類型。第

34、一類是把細(xì)菌代謝物（又稱外源微生物）作為驅(qū)油劑注入地層。該類工藝與化學(xué)驅(qū)類似，其原理是利用生物表面活性劑、生物聚合物、溶劑、乳化劑等組合物，改善水的驅(qū)油性能。微生物在地層中的代謝產(chǎn)物及作用。該種類型工藝復(fù)雜、設(shè)備條件要求高。第二類是直接在地層中有目的地培養(yǎng)和發(fā)展微生物（又稱內(nèi)源微生物），形成具有驅(qū)油特性的細(xì)菌代謝物。方法是把地層中存在的或者注水帶入的有益微生物，依靠地層固有的營養(yǎng)物（殘余烴、礦物組分）或者向地層注入的營養(yǎng)物（糖蜜、無機(jī)化合物等）進(jìn)行地球化學(xué)作用，形成細(xì)菌代謝產(chǎn)物（脂肪酸、乙醇、表面活性組合物、生物聚合物、二氧化碳等）。這種類型的微生物驅(qū)適用于注淡水開采一年以上的油田或區(qū)塊，因?yàn)?/p>

35、注水使注入井井底附近形成了微生物群落（或生物群落）。表1微生物反應(yīng)產(chǎn)物對EOR的作用反應(yīng)產(chǎn)物作用增加巖石孔隙度和浚透率；通過J礦物反應(yīng)產(chǎn)生co2生物膜選擇性或非選擇性堵塞沖層：乳化原沖；改變巖石表面潤濕性；降低原油黏度和傾點(diǎn)；脫除原油中的硫氣體増加油藏壓力；膨脹原油；降低婕油黏度;過溶解礒酸鹽骨石増加地圧滲透率涪劑溶解原油表面活性刑降低界面張力；乳化作用流動(dòng)揑制匸選擇性或非選擇性堵塞巖右孔隙表2美國徹生物驅(qū)油藏篩選標(biāo)準(zhǔn)訓(xùn)藏參數(shù)建議范鬧定鹽址氯化鈉10%,&礦化度訶収較髙溫度76.67*1；深度5API賤余汕咆和度|25%單井腔制而機(jī)C斗OlKTC(1&.2xJ們用)表3俄羅斯MEOR油藏算選標(biāo)

36、準(zhǔn)油藏探度An100-4000油田序度/m5015030-50地層水礦化度“時(shí)1/)300100注人水礦化度gL“)6030地屍水和注人水SOz-育協(xié)/(mg-L-1)J005含水牢,%40-9560-80Kt?rfi黏0/(rnPa-s)10-50030-150地圧水H多含如(mL)300丄國外微生物驅(qū)的研究與應(yīng)用俄羅斯的研究與應(yīng)用近10年來，俄羅斯在內(nèi)源微生物采油技術(shù)的研究與礦場應(yīng)用方面發(fā)展迅速。目前，該技術(shù)已進(jìn)入工業(yè)化應(yīng)用階段，在羅馬什金、韃靼、巴什基爾等老油田取得了55xl04t的增油量，并延長了油藏的開發(fā)壽命。在各種微生物提高采收率方法中，俄羅斯與德國專家聯(lián)合研制的，以向地層注入梭狀

37、芽抱族(Clostridium)或桿菌(Bacillus)族的糖解微生物與含糖量不少于40%的糖蜜及無機(jī)添加劑為基礎(chǔ)的工藝，在石油開采中得到推廣。美國微生物采油技術(shù)的研究與應(yīng)用美國的微生物提高采收率技術(shù)研究是從20世紀(jì)40年代開始的，80年代在許多油田進(jìn)行了先導(dǎo)性試驗(yàn)，已研究出各種各樣的MEOR采油工藝技術(shù)，如1986年在得克薩斯的奧斯汀白堊地層使用的微生物控制結(jié)蠟、解堵除垢、單井吞吐、調(diào)剖技術(shù)等。Brown等人在CreekUnit油田的一個(gè)區(qū)塊，通過注入營養(yǎng)物質(zhì)激活儲層內(nèi)微生物進(jìn)行深部調(diào)剖和選擇性封堵高滲層，在最初的3年多時(shí)間里共增油6.9X104bbl(1.1X104m3)，預(yù)計(jì)增油(40-60)X104