第五講二氧化碳?xì)獠亻_(kāi)發(fā)

第五講二氧化碳?xì)獠亻_(kāi)發(fā)第一頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日主講：李士倫（教授）2004年3月二氧化碳?xì)獠亻_(kāi)發(fā)第二頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日1998年統(tǒng)計(jì)全國(guó)發(fā)現(xiàn)CO2氣田28個(gè)，遍布16個(gè)省市31個(gè)地區(qū)，如江蘇黃橋、廣東三水、吉林萬(wàn)金塔、大慶、天津大港、山東濱南、南海東部、西部、河北任丘、安徽天長(zhǎng)、東海石門譚等。CO2用途廣泛、經(jīng)濟(jì)價(jià)值高，有40項(xiàng)以上應(yīng)用，廣泛應(yīng)用于石油開(kāi)采、化工、機(jī)械、食品飲料、農(nóng)業(yè)和滅火等領(lǐng)域。

第三頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日一、CO2物理化學(xué)性質(zhì)

和相態(tài)特征1、無(wú)色無(wú)臭氣體，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)為白色蒸汽，略帶酸味。2、工程標(biāo)準(zhǔn)條件下，相對(duì)密度為空氣的1.53倍，C1的3倍，為1.977kg/m，動(dòng)力粘度。3、化學(xué)性質(zhì)不活潑、不可燃、不助燃、無(wú)毒、具有腐蝕性。第四頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日4、不同壓力、溫度下可以三種狀態(tài)存在，即氣、液、固三態(tài)。壓力高于0.53MPa、溫度低于-56.6℃，CO2以固態(tài)存在溫度高于CO2臨界溫度31.1℃，CO2以氣態(tài)存在溫度低于-17℃、壓力低于2.1MPa，可以液態(tài)裝入罐車隨著壓力增加，CO2蒸汽變成像液體的粘稠狀物質(zhì)5、液態(tài)CO2密度范圍463.9－1177.9kg/m3

氣態(tài)CO2密度范圍463.9－13.8kg/m3

固態(tài)CO2密度范圍1512.4－1595.2kg/m3第五頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日6、CO2臨界值（根據(jù)kennedy）TC304.2K（文獻(xiàn)中也有31.16℃；31.1℃值）PC7.399MPa（7.16MPa；7.383MPa）

0.467g/cm3VC94.24cm3/g.molZC0.275第六頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日7、CO2是提高油藏石油采收率的好驅(qū)油劑，易與原油混相。它易溶于原油，起三個(gè)作用：

使原油體積增大；使原油粘度降低使毛細(xì)管滲析作用改善8、易溶于水，也起三個(gè)作用：

使水粘度增加降低油水界面張力改善油水相滲曲線特征第七頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日9、CO2能萃取抽提原油中C2-C30,尤其萃取C5-C10組分的能力強(qiáng)10、在油、水中擴(kuò)散系數(shù)高11、同時(shí)注入水和CO2（碳酸水），能改善儲(chǔ)層滲透率含水帶內(nèi)在碳酸水前緣，能形成和保持游離CO2氣帶12、氣體CO2密度隨溫度升高而減小，隨壓力升高而增大液體CO2密度受壓力影響小，但受溫度影響十分明顯固體CO2密度受溫度、壓力影響都很小第八頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日13、氣體CO2粘度隨壓力增高而明顯增大液體CO2粘度受溫度影響大，隨溫度升高而明顯減小14、CO2氣體偏差系數(shù)（Z）受P、T影響大（見(jiàn)圖5-1）1）C1的Z隨P、T變化幅度小，ZCO2<ZC12）隨T，Z3~15MPa低壓區(qū)隨PZ15~30MPa較高壓力區(qū)隨PZ第九頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D5-1CO2壓縮度圖版第十頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日15、 CO2與烷烴混合物中的相態(tài)特性CO2濃度>0.65mol時(shí)，壓力>27.21MPa時(shí)，出現(xiàn)不同密度的兩個(gè)液相

CO2濃度>0.8mol時(shí)，壓力＝8.16MPa時(shí)，出現(xiàn)兩個(gè)液相＋CO2蒸汽相第十一頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日二、CO2氣井開(kāi)采特性1、氣層中CO2密度大，近似于液體性質(zhì)，處于高壓超臨界態(tài)，密度達(dá)500－800kg/m3。2、氣井開(kāi)采或測(cè)試過(guò)程中，CO2隨P、T發(fā)生相態(tài)變化。

TC（臨界溫度）是CO2氣井垂向流體密度變化的重要參數(shù)。第十二頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日3、關(guān)井靜止?fàn)顟B(tài)以某CO2氣井為例340m井深處溫度為31.1℃（臨界溫度）

井口——340m井深處CO2為液態(tài)實(shí)測(cè)平均為848kg/m3

340m井深處——井底CO2為高壓氣態(tài)實(shí)測(cè)717－536kg/m3

計(jì)算752－621kg/m3

自上而下呈減小趨勢(shì)，Z呈增大趨勢(shì)第十三頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日4、流動(dòng)狀態(tài)仍以該井為例井深540m處，T=TC=31.1℃井深540m處——井口CO2為飽和蒸汽相（實(shí)測(cè)）380－450kg/m3

（計(jì)算）220－359kg/m3

井深540m處——井底CO2為氣相（實(shí)測(cè)）394－485kg/m35、Z變化大，T<TCZCO2（液）0.274－0.014T>TCZCO2（氣）0.274－0.918第十四頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日6、防腐1）CO2對(duì)油套管和地面設(shè)備腐蝕，可以成為嚴(yán)重的事故隱患2）腐蝕機(jī)理：電化學(xué)腐蝕沒(méi)有電介質(zhì)存在，CO2不會(huì)對(duì)金屬產(chǎn)生腐蝕CO2在水中生成碳酸，增加CO2腐蝕性通常是局部性坑蝕，也有溝槽和面積不等的侵蝕局部侵蝕穿透可很深，每年達(dá)0.2－0.7mm第十五頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日3）措施（1）選擇抗腐蝕性強(qiáng)的管材（含Cr不銹鋼）（2）管內(nèi)壁用樹(shù)脂、塑料等涂層襯里保護(hù)（3）加注緩蝕劑，常用有：鉻酸鹽、磷酸鹽、有機(jī)胺類，有抑制腐蝕的效果。（4）防止地下水在井筒內(nèi)分離（5）套管完井，固井質(zhì)量要好第十六頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日7、生產(chǎn)和測(cè)試過(guò)程中要防止結(jié)水合物和干冰節(jié)流咀前后壓降控制溫度可用絕熱方程初算CO2系多原子氣體K＝1.3，臨界壓力比

第十七頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日CO2的第十八頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日

控制流量計(jì)、節(jié)流咀上流壓力，以保證上流溫度大于0℃第十九頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日三、CO2氣藏開(kāi)發(fā)數(shù)值模擬研究

勝利油田有限公司地質(zhì)科學(xué)研究院和純梁采油廠以高53塊CO2氣藏為例，分析CO2相態(tài)特性、生產(chǎn)特征，并采用美SSI公司SimBest