学文网摘要： CO2-EOR不仅能够减少向大气中排放CO2的量，同时还能够将以往认为是废气的CO2利用起来，提高油田的采收率。因此，CO2-EOR已经引起世界各国越来越多的注意。本文介绍了目前国内外CO2-EOR技术的应用现状，分析了CO2-EOR技术的驱油机理、地质条件和筛选标准，结合CO2-EOR技术存在的气源、腐蚀和波及系数低等问题，提出了今后的发展方向。
Abstract： CO2-EOR could not only cut down the discharge capacity of CO2, but also reuse CO2 which was considered to be a waste gas to enhanced oil recovery. So CO2-EOR has attracted more and more attentions all over the world. This paper reviews the research and application progress of CO2-EOR in the world. The mechanism of oil displacement by CO2 injection, the screening criteria and the eological conditions are further analyzed. At last, future development trend is suggested in accordance with current problems of gas source, corrosion and small spread coefficient in CO2 oil recovery process.
关键词： CO2-EOR；采收率；驱油机理；筛选标准
Key words： CO2-EOR；recovery efficiency；oil displacement mechanism；screening criteria
中***分类号：G31 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）11-0206-02
0引言
工业和人类生活过程中排放的温室气体CO2已使全球气候变暖，人类赖以生存的地球环境日趋恶化。CO2-EOR（Carbon dioxide Enhanced Oil Recovery）即CO2气驱强化采油[1]技术的推广和应用不仅能够变废为宝，而且为节能减排作出了贡献。2009年末召开的***常务会议明确提出，到2020年全国单位国内生产总值CO2排放比2005年下降40%～45%，并将其作为约束性指标纳入“十二五”及其后的国民经济和社会发展中长期规划，在这一背景下，CO2-EOR将大有可为。
1国外CO2-EOR应用现状
早在2006年，美国就已经实施了80个CO2-EOR项目，产油23.4万桶/天[2]。从事油田开发的Oxy公司在美国得克萨斯州和新墨西哥州的Permian盆地，注入CO2约12亿立方英尺/天，现回收石油约18万桶/天。西方石油公司与SandRidge能源公司在美国Permian盆地实施新的大型CO2-EOR项目，预计将在2010~2015这5年内使该地区增产石油至少5万桶/天[3]。
加拿大的韦本项目是目前世界上最大的碳封存项目之一[4]。加拿大能源公司利用从美国北达科他州一座煤气化厂输出的CO2给一个老油田加压，以提高石油产量[5]。此项目将永久封存2000万吨CO2，并使油田增产石油1.22亿桶。Glencoe资源公司在加拿大有几处衰竭的油田，注入CO2深度超过1300米，采油率从10%~20%提高到了40%。BP公司和GE公司计划将每年分离出180万吨CO2注入海底4000英尺以下的Miller油田中，该项目为Miller油田回收石油约4000万桶，延长油田寿命15~20年。道达尔公司每年把15万吨CO2注入法国西南部衰竭的Rousse气田，以提高采收率，并减少温室气体排放[6]。日本三菱重工公司与壳牌公司联合捕集和压缩CO2并注入约1000米深的油藏内。采用该技术，每注入1吨CO2，可提高石油产量4桶。两家公司计划建设可捕集1万吨CO2的设施，以使石油生产提高4万桶/天[7]。阿布扎比于2008年10月底宣布投资30亿美元用于碳捕集与封存项目[8]。该项目将于2013年投用，可望提高石油采收率，并为发电和运输提供替代能源。
2国内CO2-EOR应用现状
中石化胜利、中原、江苏油田和华东分公司，中石油大庆、任丘、辽河、吉林等油田先后开展了CO2-EOR实验，一般提高采收率15%左右，取得了很好的效果[9]。中石化石油勘探研究院战略规划所完成的《中国石化（600028）股份公司气驱提高采收率潜力评价》报告显示：中石化气驱采油主要方式是CO2-EOR，覆盖储量6.40亿吨。其中，CO2-EOR混相驱覆盖储量3.44亿吨，提高采收率15.8％，增加可采储量5430万吨；CO2-EOR非混相驱油覆盖储量2.96亿吨，提高采收率8.5％，增加可采储量2518万吨。
胜利油田正在胜利发电厂建设中国目前最大的一套“燃煤发电厂烟气CO2捕集纯化装置”[10]，预计建成后每年可使胜利油田减少CO2排放3万多吨，并可提高采油率20.5%。2006年，中国石化重点科研项目―低渗透油藏CO2驱提高采收率先导试验落户中原油田，将炼油厂烟道中生成的CO2捕集起来，用做油田三次采油的驱油剂。2010年4月，这项先导试验取得重要进展，中原油田采油二厂累计注入CO21.7万余吨，注水8.24万立方米，对应的3口油井累计增油0.36万吨。其中濮1-67井日产原油从0.1吨上升到9.6吨，最高日产油达13.2吨，含水率下降22.3%[11]。
2009年，大庆油田已将CO2-EOR技术纳入战略储备技术，扩大CO2产能建设和驱油试验区规模，并逐步将试验区从油田向老区油田延伸。大庆长垣有3.7亿吨特低渗透扶杨油层储量在常规注水开发条件下不能有效动用，为CO2-EOR技术攻关试验提供了广阔空间[12]。吉林油田长岭气田于2009年年底正式建成投产，形成年10亿立方米天然气综合配套生产能力[12]。这是我国建成的首个集天然气开采、CO2埋存驱油的一体化项目。大港油田利用CO2-EOR技术使孔店停产老区块焕发活力，日产保持在3吨以上，含水由90%下降到60%[13]。
3CO2-EOR的基础理论
3.1 CO2-EOR驱油机理CO2本身的物理化学特性决定了其驱油机理主要是：①降低原油界面张力，减少驱替阻力；②降低原油粘度；③使原油体积膨胀；④萃取和汽化原油中的轻质烃；⑤压力下降造成溶解气驱；⑥酸化解堵作用，提高注入能力。
3.2 CO2-EOR的地质条件CO2-EOR对油藏地质条件要求不太苛刻，其适用条件比较宽，现总结出CO2-EOR适合的油藏地质条件如下[14]：CO2-EOR混相驱实施的储层地质条件：①储层的深度范围在1000～3000m范围内；②致密和高渗透率储层；③ 原油粘度为低的或中等级别；④储层为砂岩或碳酸岩。适合CO2-EOR非混相驱油的条件：①储层纵向渗透率高；②储层中大量的原油形成油柱；③储层具有可以形成气顶的圈闭构造，储层连通性好；④储层中没有导致驱油效率降低的断层和断裂。
3.3 CO2-EOR目标地层筛选标准对于CO2-EOR的筛选标准有很多，在综合了经济因素以后，现在普遍采用的是如表1所示的筛选标准[15]：
4CO2-EOR存在的问题
4.1 气源问题CO2-EOR项目气源主要分为天然气源和工业废气，由于天然气源受地理环境、交通等各种条件限制，制约了CO2-EOR技术的大面积推广应用，目前正逐渐向工业废气方向转移[10]。
CO2可从工业设施如发电厂、化肥厂、水泥厂、化工厂、炼油厂、天然气加工厂等排放物中回收，目前主要有吸收分离法、膜分离法、吸附分离法、富氧燃烧技术、低温分离法、复合分离法和化学链燃烧技术等。近几年国际上对膜吸收法脱除电厂烟气中CO2的研究非常活跃，目前处于基础研究阶段，基本处于寻找合适的吸收液、建立数值模型计算传质系数、设计合理的气液流动形式阶段。
4.2 腐蚀问题采用CO2-EOR技术会将CO2带入原油生产系统。CO2溶于水后，对油气井管材具有很强的腐蚀性，在相同的pH值时其总酸度比盐酸还高，故它对井内管材的腐蚀性比盐酸更严重。油气田设备的CO2腐蚀破坏经常表现为局部腐蚀，而腐蚀产物膜是腐蚀速率和腐蚀形态的决定因素[16]。因此，研究腐蚀产物膜的组成、结构、形成过程、力学性能是研究局部腐蚀的基础，而CO2局部腐蚀及其动力增长机理仍然是今后CO2腐蚀研究的热点。现场的腐蚀是多种因素综合作用的结果。目前室内试验模拟条件有一定的局限性，使得试验数据与实际的腐蚀结果还有较大的差距。采用更为先进的试验设备，结合数值模拟和理论分析，将是今后CO2腐蚀研究的趋势。
4.3 过早突破和波及系数低问题由于CO2的粘度与原油粘度之间具有很大的差异引起流度比很不理想，又进一步导致了气体的过早突破和很小的波及系数，这对注气开发是非常不利的。目前，如何控制注气开发的流度比，从而推迟CO2的突破时间以及增大CO2的波及系数，是注CO2开发面临的最为重要的问题。针对这一问题，国外进行了很多有益的尝试，主要集中在2个方面：一是与其他EOR相结合，比如在注气过程中加入表活剂形成泡沫，可降低气体流度和减小油藏非均质性的影响，从而提高注入气体的波及效率[17]；二是利用智能井技术，通过智能完井用井底流量控制阀控制生产井见水区CO2产量和注入井中CO2注入量，减少CO2在注入井和生产井间不必要的循环，可以提高波及效率，增加原油产量，并提高最终采收率。目前，智能完井技术在德克萨斯州Sacroc油田已得到成功应用。
5结束语
CO2-EOR可实现提高采收率与埋存的有机结合，改善开发效果，必将为全球油气资源的高水平、高效益开发和可持续发展做出积极贡献。虽然技术上遇到了一定的问题，但是都逐渐得到解决，并且正在向捕集、封存与驱油循环经济模式发展，创造能源与环境和谐是CO2-EOR发展的必然趋势。
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