二氧化碳驱提高采收率技术课件

12月二氧化碳驱提高采收率技术（CO2驱地质及油藏工程部分）12月二氧化碳驱提高采收率技术（CO2驱地质及油藏工程部分）项目来源：胜利油田有限公司2001年情报课题研究单位：设计院地质院采油院调研基本情况项目来源：调研基本情况第一章概述第二章CO2驱地质及油藏工程研究（地质院）第一节CO2驱油藏地质特征第二节CO2油藏筛选标准第三节不同类型油藏实施CO2驱的开发程序及时机第四节CO2驱方案编制及优化方法第五节CO2驱油效果分析及评价方法第三章CO2驱采油工艺研究（采油院）第一节CO2驱采油工艺室内试验第二节CO2驱采油数值模拟技术第三节CO2驱井下工具和注采管柱的优化设计第四节CO2驱油过程及采出过程中的腐蚀机理及防腐工艺技术第五节CO2驱油藏伤害机理及油层保护措施（地质院、采油院）第四章CO2驱地面工程配套技术研究（设计院）第一节CO2气的来源第二节CO2运输第三节CO2驱采出物的处理第五章胜利油田CO2驱应用前景（地质院、采油院、设计院）第一节适宜胜利油田CO2驱的油藏类型、分布、储量及开发现状第二节胜利油田CO2气源情况分析第三节胜利油田开展CO2驱的技术潜力分析、经济效益分析及可行性评价第一章概述资料来源：1.PA库、中国石油文摘数据库；

2.近年来的各种中、外石油技术杂志和SPE会议文集;

3.涉及CO2驱技术的有关专著和书籍。检索结果

PA库有1163篇，中国石油文献库有169篇（其中多数为翻译文献）。内容涉及CO2实验研究、数值模拟、先导性试验和矿场应用等各个方面。这些文献大多发表于80年代中期以后，从内容上看，CO2驱技术作为一种成熟的三采技术，其工艺不断完善，应用领域不断扩大。本课题筛选了100多篇相关文献，并结合一些实例对国外CO2驱的应用情况、油藏地质和工程研究进行了调研。调研基本情况资料来源：调研基本情况一、国内外CO2驱的研究与应用概况四、CO2驱矿场应用实例五、小结三、CO2驱油藏工程参数及优化技术二、CO2驱适合的油藏类型及地质条件

汇报提纲一、国内外CO2驱的研究与应用概况四、CO2驱矿场应用实例五国外CO2驱应用及研究概况据美国《油气杂志》最新统计，目前正在实施的CO2驱项目数：美国64个5个4个5个加拿大土耳其特立尼达国外CO2驱应用及研究概况据美国《油气杂志》最新统计，目前正国外CO2驱应用及研究概况（×104m3）

美国是CO2驱发展最快国家.自80年代以来,CO2驱已成为继蒸汽驱之后的第二大提高采收率技术.目前美国的CO2驱项目已遍布13个州和墨西哥湾.美国大多数气驱方案是在20世纪80年代中期以后实施的,目前其增产油量仍呈继续上升的趋势.为了加大CO2驱技术的应用力度,美国已投巨资修建了4000多公里、跨越了四个州的CO2气输送干线.美国CO2驱的应用情况国外CO2驱应用及研究概况（×104m3）美国是C美国23个典型的CO2混相驱项目情况美国23个典型的CO2混相驱项目情况国外CO2驱应用及研究概况

加拿大石油公司1994年对萨斯喀彻温地区的轻质和中质油（原油密度为0.8550-0.9042）油藏进行了CO2驱综合研究。1997年，该公司投资11亿美元在该地区的韦本油田进行了第一个大规模CO2混相驱。经研究，注CO2的采收率将比注水高30%-40%，生产寿命延长25年以上，至少可以再采出2000万m3

原油。

加拿大和英国CO2驱的研究与应用国外CO2驱应用及研究概况加拿大石油公司1994注CO2注水生产时间（年）采收率试验条件：采液速度3.1％/年，注入速度8230m3/d，25年后相当于注入了0.75HCPV,

注气采收率比注水高19.3％北海油田挪威大陆架油藏CO2混相驱可行性研究结果（据Lindeberg，组分油藏模拟软件和三维油藏模型，1993）43.2％62.5％注CO2注水生产时间（年）采收率试验条件：北海油田挪威大陆架2口面积渗透率68md原油粘度14mPa.s注入井1口生产井前苏联CO2驱的研究与应用注气波及油层厚度提高30%,整个区块增产原油2.88万吨1953年开始对注CO2技术进行研究1967年在图依马津油田进行工业性基础试验14km2试验概况井距263m338m效果注入CO20.14PV,12个月之后,一口含水从90%下降到86%,另一口井从88%下降到72%国外CO2驱应用及研究概况2口面积渗透率68md原油粘度14mPa.s注入井1口生产井

前苏联部分油田CO2驱矿场应用情况

据俄罗斯《石油业》杂志2000年No.1报道，俄联邦石油产量居前的乌拉尔-伏尔加和西西伯利亚两个地区的372个油田有910个层系渗透率不超过0.05×μ㎡，其中的355个层系已建议使用CO2气驱。研究和试验还证实，高含水和深层油藏等难采储量也是CO2驱技术的目标。前苏联部分油田CO2驱矿场应用情况据俄罗斯国外CO2驱应用及研究概况加拿大有许多重油油藏不适合热采,据加拿大研究,这些油藏在不大于10-12MPa的压力下注入CO2即可达到降粘的目的,从而增加10%-15%的采收率.

渗透率低CO2驱的另一个重要应用领域是开采重质油土耳其实施CO2非混相驱的4个重油油田BatiRamanIkiztepCamuluAmurlu油藏地质特点油层薄埋藏深含油饱和度低重油CO2驱的研究与应用国外CO2驱应用及研究概况加拿大有许多重油油藏不适合热采,据2003020100100300饱和压力（MPa）原油粘度（mPa.s）NickMungam所做的轻油和重油在饱和了CO2之后的降粘结果轻油在30MPa饱和压力下粘度从1.4mPa.s降到0.2mPa.s，降低了7倍，重油在相同的压力范围下粘度从300mPa.s降到20mPa.s，降低了15倍在不同温度下重油粘度测量发现，温度达到275℃时才能降粘。CO2一旦溶解在原油中就可使原油降粘，并且能把粘度降低到用蒸汽驱替的水平。03020100.21.41.21.00.80.60.40饱和压力原油粘度(mPa.s)轻质油重质油2003020100100300饱和压力（MPa）原油粘度（国内CO2驱研究及应用概况国内（大庆、胜利等油田）在70年代末就对CO2驱技术进行过室内研究，20多年来对CO2的驱油机理、相态特征等取得了比较成熟的认识。混相驱研究与先导试验：1990-1995年大庆油田率先在萨南地区进行了CO2混相驱先导性试验，1998年江苏油田在F14块进行了CO2混相驱先导性试验，1999年中原油田进行了文184块CO2混相驱的可行性研究，胜利油田也进行了樊124块CO2混相驱先导试验的研究。尽管已进行的先导试验都存在一些问题，但研究及试验结果均表明，CO2驱能够较大幅度提高原油采收率。CO2吞吐：国内部分油田（吉林、胜利等）也陆续实施了许多CO2吞吐项目，如滨南采油厂在一些油井进行CO2吞吐后，原油产量大幅提高。经测算，投入产出比为1：4。证实CO2吞吐作为单井增产措施，效果显著。国内CO2驱研究及应用概况国内（大庆、胜利等油田）在一、国内外CO2驱的研究与应用概况四、CO2驱矿场应用实例五、小结三、CO2驱油藏工程参数及优化技术二、CO2驱适合的油藏类型及地质条件汇报提纲一、国内外CO2驱的研究与应用概况四、CO2驱矿场应用实例五1.适于CO2驱的油藏类型非混相驱：*重油或高粘油油藏*压力衰竭的低渗透油藏*高倾角、垂向渗透率高的油藏混相驱：

*水驱效果差的低渗透油藏*深层、轻质油藏

*水淹后的砂岩油藏二、CO2驱适合的油藏类型及地质条件1.适于CO2驱的油藏类型非混相驱：混相驱：二、CO2驱适15个砂岩油藏中,4个在一次采油之后就开始CO2驱,其余的在水驱之后,且有相当一部分处于高含水阶段.美国目前正在实施的64个CO2混相驱工程项目中：50md以下的占90%30md以下的占80%二、CO2驱适合的油藏类型及地质条件15个砂岩油藏中,4个在一次采油之后就开始CO2驱CO2驱在高含水油田的应用呈上升趋势Postle油田发现于1958年，1970年产量达到高峰为3498m3/d。注CO2前平均产油量仅318m3/d，含水高达98%。1996年实施CO2气水交替注入。到2000年产量比注CO2前增加5倍，达到1590m3/d，预计油田生产期将延长5年，提高采收率10%—14%。二、CO2驱适合的油藏类型及地质条件CO2驱在高含水油田的应用呈上升趋势Postl2.CO2驱油藏地质条件—储集层条件二、CO2驱适合的油藏类型及地质条件2.CO2驱油藏地质条件—储集层条件二、CO2驱适合的油藏2.CO2驱油藏地质条件—储集层条件二、CO2驱适合的油藏类型及地质条件油层非均质性对CO2驱的影响油层非均质性是影响气驱效果的一个非常复杂的因素。不利方面：油藏的纵向非均质会使CO2优先进入高渗透层，从而使其在低渗透层中收效甚微。有利方面：若层间连通，由于流动势能差，可引起层间CO2与原油的交渗流动，也可取得很好的驱替效果。2.CO2驱油藏地质条件—储集层条件二、CO2驱适合的油藏2.CO2驱油藏地质条件—储集层条件二、CO2驱适合的油藏类型及地质条件渗透率

应用实例表明，CO2混相驱在不同渗透率的油藏都取得了较好的效果。油藏渗透率低可提供充分的混相条件，减少重力分离。另外，由于注入CO2有一部分溶解于地层水中形成碳酸后，可有效改善渗透率。2.CO2驱油藏地质条件—储集层条件二、CO2驱适合的油藏Slaughter油田41井产液中碳酸氢盐含量和212井注入能力的变化曲线1000200041井碳酸氢盐含量0注入能力碳酸氢盐含量212井注入量1981年1月1982年1月1983年1月1984年1月1985年1月1986年1月CO2溶于地层水形成碳酸后，溶解了碳酸盐胶结物（方解石、菱铁矿等），产液中碳酸氢盐含量增高，注入能力略有提高，表明随CO2的注入，渗透率有所提高。Slaughter油田41井产液中碳酸氢盐含量和212井注入二、CO2驱适合的油藏类型及地质条件混相驱要求的原油流体条件二、CO2驱适合的油藏类型及地质条件混相驱要求的原油流体条一、国内外CO2驱的研究与应用概况四、CO2驱矿场应用实例五、小结三、CO2驱油藏工程参数及优化技术二、CO2驱适合的油藏类型及地质条件

汇报提纲一、国内外CO2驱的研究与应用概况四、CO2驱矿场应用实例五三、CO2驱油藏工程参数与优化最小混相压力MMP注气压力注气量注入速度气-水注入比布井方式井网密度CO2驱油藏工程参数最小混相压力定义最小混相压力就是CO2与原油达到混相的最小压力.普遍采用的定义:细管驱替试验中,注入1.2PV的CO2时驱替出95%-98%的油时的压力.三、CO2驱油藏工程参数与优化最小混相压力MMP注气压力注1.经验预测最小混相压力预测方法2.细管试验

预测方法很多，如粗略预测最小混相压力的NPC法、图板预测、公式预测法等。预测方法通常只用于CO2混相驱项目初选时最小混相压力的粗略估算。

细管试验法是最小混相压力精确测定方法。国外在设计CO2混相驱方案时，均以该方法测定的最小混相压力为基准。

1.经验预测最小混相压力预测方法2.细管试验预测方法三、CO2驱油藏工程参数与优化最小混相压力MMP注气压力注气量注入速度气-水注入比布井方式井网密度CO2驱油藏工程参数实施CO2驱，注入压力越高,驱油机理发挥的越充分,采收率提高幅度越大.但是,注入压力必须小于油层破裂压力.CO2驱油时,井口允许的最大注气压力等于油层允许的最大压力加上井筒摩擦阻力损失的压力减去井筒气柱压力:

Pi=Pmax+Pf—Pg

三、CO2驱油藏工程参数与优化最小混相压力MMP注气压力注三、CO2驱油藏工程参数与优化最小混相压力MMP注气压力注气量注入速度气-水注入比布井方式井网密度CO2驱提高采收率幅度随CO2用量增加而增大,但CO2达到一定量后,采收率提高幅度越来越小.通常,注气量根据油藏特性和驱动类型,通过室内试验确定.美国大西洋富田公司研究中心分析了许多矿场试验并经过数值模拟认为,CO2混相驱的合理用量一般为0.15—0.3PV.CO2驱油藏工程参数三、CO2驱油藏工程参数与优化最小混相压力MMP注气压力注00.10.20.30.40.50.60.70.860402080100段塞尺寸（PV）采收率（%）9点井网9点井网5点井网5点井网注入量与采收率的关系（据Claridge，油藏物理模型）

1.油带与水区流度比为0.12（有利），段塞与油带的流度比为2.5（不利）2.油带与其前方水区流度比为49，段塞与油带的流度比为2.2在流度比低的情况下0.2PV的段塞合理在流度比高的情况下0.26PV的段塞合理00.10.20.30.40.50.60.70.8604020.1—0.15PV的CO2注入量是最佳注入量。19.09.56.43.212.700.050.100.150.20CO2注入量，PV增产油量，104m3美国SACROC油田单元CO2混相驱模拟计算的CO2注入量与增产效果的关系0.1—0.15PV的CO2注入量是最佳注入量。19.09.三、CO2驱油藏工程参数与优化最小混相压力MMP注气压力注气量注入速度气-水注入比布井方式井网密度注气速度的高低，影响重力分异作用及气体粘性指进。注入速度下限计算公式：薄油层和均质厚油层，需要克服重力分异的影响，注入速度较高；非均质正韵律厚油层，要充分利用重力分异作用使气体上升，驱替油层顶部层段的原油，要求的注入速度较低。

CO2驱油藏工程参数三、CO2驱油藏工程参数与优化最小混相压力MMP注气压力注三、CO2驱油藏工程参数与优化最小混相压力MMP注气压力注气量注入速度气-水注入比布井方式井网密度

CO2驱多采用水气交替注入方式，气水比一般为1:1。在生产中，为控制产气量，逐渐将气水比调整到1:2或1:3。如美国的凯利—森德油田，开始阶段的气水比为2:1，当CO2累积注入量达0.016PV时，发生气窜。此后将气水比调整为1:1，为进一步控制气窜，气水比调整到1:2，最后达到1:3。

CO2驱油藏工程参数三、CO2驱油藏工程参数与优化最小混相压力MMP注气压力注064281012141619841985198619871988198919901991199219931994水驱开始注CO2千桶/日19841986198919921994198519871988199019911993千桶/日05101520253035目标产量19921994198519871988199001984198619891991199320406080100120140降低气水比增加气水比降低气水比千桶/日产油量曲线产气量曲线注气量曲线064281012141619841985198619871三、CO2驱油藏工程参数与优化最小混相压力MMP注气压力注气量注入速度气-水注入比布井方式井网密度

CO2驱基本可分为两种驱动方式：重力驱和水平驱。在倾斜油层中，把CO2注到构造上倾部位，并以低速驱替，利用重力维持CO2与原油混合，抑制指进，从而提高波及效率。在水平层状油藏，采用面积布井方式，可减少油气的重力分离，并易于对开发进行适当的调整。

CO2驱油藏工程参数三、CO2驱油藏工程参数与优化最小混相压力MMP注气压力注00.10.20.30.40.50.60.70.860402080100段塞尺寸（PV）采收率（%）9点井网和线型9点井网5点井网5点井网井网对采收率的影响（据Claridge，油藏物理模型）1.油带与水区流度比为0.12（有利），段塞与油带的流度比为2.5（不利）2.油带与其前方水区流度比为49，段塞与油带的流度比为2.2流度比低时，9点井网好流度比高时，5点井网优于其它井网00.10.20.30.40.50.60.70.860402三、CO2驱油藏工程参数与优化最小混相压力MMP注气压力注气量注入速度气-水注入比布井方式井网密度

美国CO2驱井网密度的参考标准是0.26km2/井。从对国外24个CO2驱油矿场应用的统计来看，井网密度从不到0.1km2/井到0.7km2/井均有较好的效果。美国大多数CO2驱的井网密度为0.3—0.4km2/井。CO2驱油藏工程参数三、CO2驱油藏工程参数与优化最小混相压力MMP注气压力注实验技术物理模型预测岩心驱替试验组分模型数值模拟技术黑油模型流管模型混合参数模型CO2驱油藏工程参数的优化技术三、CO2驱油藏工程参数与优化实验技术物理模型预测岩心驱替试验组分模型数值模拟技术黑油模型实验技术物理模型预测岩心驱替试验组分模型数值模拟技术黑油模型流管模型

组分模型的假设条件是多相流、多种组分，忽略扩散。该模型充分考虑了复杂相态及其相特征如密度、界面张力和粘度，能准确预测WAG中的粘性指进和驱替效率，是预测CO2混相驱较为的理想工具。混合参数模型三、CO2驱油藏工程参数与优化实验技术物理模型预测岩心驱替试验组分模型数值模拟技术黑油模型实验技术物理模型预测岩心驱替试验组分模型数值模拟技术黑油模型流管模型混合参数模型

流管模型可模拟由于压降或混相带的超覆而使CO2—油运动带消失的过程，这种模型也能精确地处理各种流体间的流动关系以及CO2注入后注入能力的变化情况。被认为是预测CO2驱水气交替注的有效工具。三、CO2驱油藏工程参数与优化实验技术物理模型预测岩心驱替试验组分模型数值模拟技术黑油模型一、国内外CO2驱的研究与应用概况四、CO2驱矿场应用实例五、小结三、CO2驱油藏工程参数及优化技术二、CO2驱适合的油藏类型及地质条件

汇报提纲一、国内外CO2驱的研究与应用概况四、CO2驱矿场应用实例五四、CO2驱矿场试验及应用实例1.高含水油田CO2驱提高采收率实例2.低渗透油田CO2混相驱开发实例3.稠油油田CO2非混相驱开发实例四、CO2驱矿场试验及应用实例1.高含水油田CO2驱提高油藏特征：Wilmington油田发现于1936年，油藏分为七个油层组，深度从2300到4800英尺（700—1460m）。油藏断层发育，地质情况复杂。注CO2前，多数油层的采收率为30%。1.高含水油田CO2非混相驱提高采收率实例：Wilmington油田Wilmington油田剖面图深度断块基底四、CO2驱矿场试验及应用实例1.高含水油田CO2非混相驱提高采收率实例：WilmingtWilmington油田，Tar层CO2驱油藏参数

Wilmington油田，Tar层CO2驱油藏参数原油中CO2溶解量随压力的增高而增加。CO2的溶解作用明显改变了原油的粘度，当CO2压力在1080磅/英寸2（7.4MPa）时，粘度从283mPa.s降到18mPa.s。800700600500400300200100010006002001800140022018014010060201.31.11.21.0μoRsBoCO2分压，磅/英寸2（绝对）CO2溶解量和原油粘度与压力的关系

粘度CO2溶解量地层体积系数CO2溶解量粘度地层体积系数原油中CO2溶解量随压力的增高而增加。CO2的溶解作用明显改试验区工程参数：注入压力：8.3MPa注气速度：2.83×104m3—4.25×104m3/天/井注水量：197m3/天/井气水比：1：2隔挡注水井CO2注入井生产井CO2驱试验井网构造图

试验区工程参数：隔挡注水井CO2注入井生产井CO2驱试验井网产油量：从28b/d（4.5m3/d）升至170b/d（27m3/d）含水：从98%降至84%先导试验后，CO2驱使用规模逐步扩大到整个Tar层，到1987年，采收率达到11%。2001601208040100908070198119821983含水产油量b/d采油速度和累积油产量1981年3月开始CO2驱

生产效果产油量：从28b/d（4.5m3/d）升至170b/d（271．地质及油藏描述

RangelyWeber油田地质储量为2.9×108m3。是落矶山脉地区最大的油田。储集层由一系列风成砂岩、河成粉砂岩和泥岩交互而成。油藏被5个泥岩层分成6个产油层，每个产油层内有许多小的泥岩层段。东北至西南走向的主断层在该油田的东半部延伸约4.8km。该断层在Weber地层的断距达15m，局部地影响着水和CO2的注入。除油田主断层外，出现了其他局部天然裂缝区域，天然裂缝造成了水和CO2方向性突破趋势。2低渗透油田CO2混相驱开发实例1：RangelyWeber砂岩油藏四、CO2驱矿场试验及应用实例1．地质及油藏描述2低渗透油田CO2混相驱开发实例1：RanRangelyWeber砂岩油藏储层和流体特性RangelyWeber砂岩油藏储层和流体特性19861987198819891990199119921993100000010000100000基本水驱采油总采油量采气量注气量产水量CO2驱动态及效果注入参数：

注入量：0.3PVWAG注入比：1:1项目实施：

注CO2前，通过注水给油藏增压。把油藏压力从18.6MPa增加到最小混相压力20.0MPa之上。效果：

1986年10月开始注CO2。到1993年12月的7年间，产水量明显下降，增产原油440万m3，约占原始地质储量的1.8%。1986198719881989199019911992193.稠油油田CO2非混相驱开发实例：BatiRaman油田油藏特征：地质储量：0.3×108m3

原油粘度：592mPa.s，岩性：白垩系礁源岩和石灰岩，平均深度：1300m平均孔隙度：18%渗透率范围：10—100md四、CO2驱矿场试验及应用实例3.稠油油田CO2非混相驱开发实例：BatiRaman油田原油产量累积产油B.RAMAN生产效果1986年开始注CO2时，油藏压力已从原来的12.4MPa降至2.8MPa。1992年5月该油田原油日产量从注CO2前238.5m3上升到2067m3。到1998年1月，油田增加产量540×104m3。累计原油产