孙德盛 冯萌萌
大港油田公司第一采油厂
大港油田公司第二采油厂
摘要：对于油藏的开采和提高采收率，最广泛应用的、成本最低的方法是在油井外设立注水井，注入的水可以为油井提供能量，进而提高原油采收率。在不断的创新下，除了注入水之外，注入气也是不错的选择，如CO2注入地层的CO2能对地下流体进行影响，如降低黏度，从而达到提高原油采收率的结果。此外作为大气中工业产出最多的温室气体，一旦确定能够使用CO2注入地层提高原油采收率，则能够一定程度上降低温室气体的排出。利用CO2提高原油采收率在国外早有应用。前苏联、美国、加拿大均对利用CO2提高原油采收率技术进行过实验验证，确认了其对原油最终采收率的提高作用。因此注入CO2气体即能应用于非常规油藏的开发，提高原油采收率，又为温室气体的消耗提供了思路，对于温室气体的排放处理有创新性意义。
关键词：二氧化碳吞吐；最优工作参数；数值模拟
引言
作为发展中国家，中国没有足够财力支持碳减排或碳捕集，因此，可以产生收益的CO2-EOR技术成为中国减碳行动的关键。此外，我国各大油田均经历了漫长的开发阶段，逐步进入产量递减期。亟待开发的低品质油藏，不再适用于广泛使用的大量注水驱油，目前平均采收率仅20%，且具有采油成本高、单井产量低、产量递减快等特点，探索新的高性价比提采方式刻不容缓。因此，研究CO2吞吐提高采收率具有非常重要的战略意义。总而言之，CO2-EOR作为CCUS技术的重要组成部分，和唯一可产生经济效益的部分，显得尤为重要。
1 注入量
由于注气井注入量由注入速度和注入时间控制，这里通过改变注气井注入时间的方式改变注入量。设置注入速度120m3/天，焖井时间30天，采油时间180天，采液速度为200m3/天时，分别观察当注入天数为30天、60天、120天、240天、480天时的累计产油量、累计产液量、累计产水量、累计增油量、换油率、模拟结束含水率、平均日产油量、平均日产液量等参数的变化。
平均日产油量=累计产油量/总吞吐生产天数
平均日产液量=累计产液量/总吞吐生产天数
换油率=累计产油量/总CO2注入量
从不同CO2注入量模拟参数中观察到，不同注入量下累计增油量差异较大，有随着注入量升高而升高的趋势。此外平均日产油量和换油率也体现了CO2吞吐效率。对于高含水油藏，模拟最终含水率也具有重要参考意义。因此绘制CO2注入量与累计增油量、平均日产油量、换油率、模拟结束含水率4条曲线，观察各数据随CO2注入量的变化规律及强度。CO2的注入对采收率有积极作用，累计产油量增长超过30%。随着CO2注入量的增加，累计产油量逐渐增加，平均日产油量逐渐增加，原因是随着CO2注入，地层原油中溶解的CO2越多，溶解的CO2使原油粘度降低，提高原油流动能力；体积膨胀，排出部分死孔隙内的残余油；此外，溶解与溢出是时刻存在的运动，未饱和原油中溶解的CO2亦会重新以气态形式存在，从而提供溶解气驱能量。随着CO2继续注入，原油对CO2的溶解度逐渐饱和，注入的CO2不能全部溶解在原油中，而以气体的形式存在于油藏中，这一部分CO2开始提高气驱能量。当CO2的注入量或注入压力继续增加，注入气驱的作用大于溶解作用，会将井底的原油推离，井底附近原油含油饱和度降低，原油产量增加量变小，CO2吞吐效率降低，因此随着CO2注入量继续增加，增长速率逐渐降低；换油率随着CO2注入量的增加逐渐下降，含水率始终保持在较低水平不变。
2 注入速度
为了分析注入速度对累计产油量的影响，确保注入量一致，采取定注入量为14400m3，焖井时间30天，采油时间180天，采液速度为200m3/天时，分别观察当CO2注入速度为30m3/天、60m3/天、120m3/天、240m3/天、480m3/天时的累计产油量、累计产液量、累计产水量、累计增油量、换油率、模拟结束含水率、平均日产油量、平均日产液量等参数的变化。在CO2总注入量不变的情况下，随着CO2注入速度的提高，累计产油量有所升高，但后期趋于平稳；平均日产油量随着CO2注入速度的提高而升高，与累计产油量一致的是，后期趋于平稳。但随着注入速度的提高，含水量上升明显；且随着注入速度的提高换油效率增加。
原因是当CO2注入速度提高时，注气波及效率提高，CO2与更大面积的原油接触，CO2在原油中的溶解量提高，吞吐效果变好；随着CO2注入速度继续提高，CO2不能与原油充分接触溶解，气驱作用大于溶解作用，将井底的原油推离，井底附近原油含油饱和度降低，原油产量增加量变小，CO2吞吐效率降低。
3 注入压力
为了分析注入压力对累计产油量的影响，采取定CO2注入速度120m3/天，注入时间120天，焖井时间30天，采油时间180天，采液速度为200m3/天时，分别观察当注入压力为间8天、15天、30天、60天、120天时的累计产油量、累计产液量、累计产水量、累计增油量、换油率、模拟结束含水率、平均日产油量、平均日产液量等参数的变化。
随着注入压力增大，地层原油采油量增加，原因是与注入量增大类似的，CO2注入压力越大，地层原油中溶解的CO2越多，降低了流度比，增加了孔隙压力，贡献了溶解气驱和气驱压力，使原油产量增多。
但是注意到5MPa时产油量（1265m3）比衰竭生产产量（1303m3）还要低，经过分析认为当气体注入压力较低时，气体不能溶解在原油中，以达到降低原油粘度、提高地层流体流度的作用，反而以气体形式存在于井底周围，将地层原油驱离井底。此外，可以看出随着注入压力的增加，平均日产油量和换油率均逐渐升高，但是增幅逐渐下降。此外含水率变化不大。
4 焖井时间
为了分析焖井时间对累计产油量的影响，采取定CO2注入速度120m3/天，注入时间120天，采油时间180天，采液速度为200m3/天时，分别观察当焖井时间8天、15天、30天、60天、120天时的累计产油量、累计产液量、累计产水量、累计增油量、换油率、模拟结束含水率、平均日产油量、平均日产液量等参数的变化。
在CO2注入速度及总注入量不变的情况下，随着焖井时间的延长，累计产油量升高，在本次模拟中，最短的8天焖井时间时有最高的增油效率。原因是焖井时间的增加能使CO2与原油充分接触、溶解，增加焖井时间同样是增加CO2在原油中的溶解度，提高CO2对原油的降低粘度、体积膨胀、溶解气驱能力。因此焖井时间增加，CO2吞吐效果变好。
但在模拟中随着焖井时间从8天延长为120天，累计产油量减少、平均日产油量降低、换油率降低，吞吐效果变差，分析认为焖井时间存在一个最优值，当超过该时间后溶解于地层原油中的CO2将逐渐溢出或随着驱油面积的增加而远离井底附近，从而使吞吐效果变差。
5 结束语
CO2 吞吐提高原油采收率技术在美国已经取得了成功，但在中国相关研究起步较晚，理论和实践都在探索中。因此本文展开了CO2驱油的相关问题进行了研究，其研究成果对矿场生产有一定的参考意义。
参考文献：
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