专诒与综述 文章编号：１６７１—８９０９（２０１８）０８—００５０—０５ 清洗世界 Ｃｌｅａｎｉｎｇ Ｗｏｒｌｄ 第３４卷第８期 ２０１８年８月 濮城油田沙一油藏ＣＯ２驱注采 工艺技术的应用 杨建华，宋红锋，史常平，曹万卿 （中原油田分公司采油二厂，河南范县４５７５３２） 摘 要：二氧化碳驱油技术是一种比注水开采更能提高原油采收率的方法。该技术既可适用于 埋藏深、储油物性差的油藏，也可适用于低渗透、高粘、高凝油等难开采油层；既可适用于油田的 中后期开采，也可适用于新油田的开发。自２０世纪５０年代美国开始二氧化碳驱油技术研究以 来，我国二氧化碳驱油技术发展迅速。中原濮城油田通过在沙一油藏实施二氧化碳驱油技术， 见到了明显的增油效果。目前．该技术已经成为油田驱油增产的关键技术。 关键词：二氧化碳；驱油；高含水开发；沙一油藏；濮城油田 中图分类号：ＴＥ３５７．６ 文献标识码：Ａ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｄｉｏｘｉｄｅ ｆｌｏｏｄｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ Ｓｈ－１ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ，Ｐｕｃｈｅｎｇ ｏｉｌ ｆｉｅｌｄ ＹＡＮＧ Ｊｉａｎｈｕａ，ＳＯＮＧ Ｈｏｎｇｆｅｎｇ，ＳＨＩ Ｃｈａｎｇｐｉｎｇ，ＣＡＯ Ｗａｎｑｉｎｇ （Ｔｈｅ Ｎｏ．２ Ｏｉｌ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｐｌａｎｔ，Ｚｈｏｎｇｙｕａｎ Ｏｉｌ Ｆｉｅｌｄ Ｂｒａｎｃｈ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｆａｎｘｉａｎ， Ｈｅｎａｎ ４５７５３２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃａｒｂｏｎ ｄｉｏｘｉｄｅ ｆｌｏｏｄｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｓ ａ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ｗａｔｅｒ ｆｌｏｏｄｉｎｇ ｔｈａｔ ｃａｎ ｅｎｈａｎｃｅ ｏｉｌ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｃａｎ ｂｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｄｅｅｐ ｂｕｒｉｅｄ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ，ａｎｄ ｗｈｅｒｅ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｉｓ ｐｏｏｒ．Ａｌｓｏ ｉｔ ｃａｎ ｂｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｌｏｗ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ，ｈｉｇｈ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ，ａｎｄ ｈｉｇｈ ｐｏｕｒ ｐｏｉｎｔ ｏｉｌ ｌａｙｅｒｓ ｗｈｉｃｈ ａｒｅ ｄｉｆｉｃｕｌｔ ｔｏ ｅｘｐｌｆｏｉｔ．Ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｉｓ ａｐｐｌｉｃａｂｌｅ ｔｏ ｔｈｅ ｍｉｄｄｌｅ ａｎｄ ｌａｔｅｒ ｐｅｒｉｏｄｓ ｏｆ ｏｉｌ ｉｅｌｄ ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ，ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｎｅｗ ｏｉｌｆ ｆｉｅｌｄｓ．Ｓｉｎｃｅ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｄｉｏｘｉｄｅ ｆｌｏｏｄｉｎｇ ｉｎ Ａｍｅｒｉｃａ ｉｎ ｔｈｅ ５０’Ｓ ｏｆ ｔｈｅ ｌａｓｔ ｃｅｎｔｕｒｙ，ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｈａｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｒａｐｉｄｌｙ，ａｎｄ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｏｂｖｉｏｕｓ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｏｉｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｗｈｅｎ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ ｉｎ Ｓｈａ一１ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ，Ｐｕｃｈｅｎｇ ｏｉｌ ｆｉｅｌｄ．Ｎｏｗ ｉｔ ｈａｓ ｂｅｃｏｍｅ ｔｈｅ ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｏｉｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎ ｏｉｌ ｆｉｅｌｄｓ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃａｒｂｏｎ ｄｉｏｘｉｄｅ；ｆｌｏｏｄｉｎｇ；ｈｉｇｈ ｗａｔｅｒ ｃｕｔ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ；Ｓｈａ－１ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ；Ｐｕｃｈｅｎｇ ｏｉｌ ｆｉｅｌｄ 收稿日期：２０１８—０３—１９。 作者简介：杨建华（１９６４一），男，工程师，主要从事油田开发研究。 第３４卷 杨建华，等．濮城油田沙一油藏ｃ０：驱注采工艺技术的应用 一次采油后，约７０％的原油残留在地下。二氧 化碳驱可以作为二次或三次采油应用于油田。针 对世界上大部分油田采用注水开发面临着需要进 一步提高采收率和水资源缺乏的问题，国外近年来 大力开展了二氧化碳驱提高采收率（ＥＯＲ）技术的 研发和应用。这项技术不仅能满足油田开发的需 求，还可以解决二氧化碳的封存问题，保护大气环 境，抑制温室效应。该技术不仅适用于常规油藏， 尤其对低渗、特低渗透油藏，可以明显提高原油采 收率。 我国有９３％以上的油田都是采用注水开发的， 通过长期的大量注水．油田普遍进人了高含水阶段， 因此必须配合其他提高采收率方法。近几年在我国 大庆、胜利、任丘等油田先后开展二氧化碳驱试验。 大庆油田矿场试验．早期注碳酸水，比注清水提高采 收率８．２％～１０．５％；胜利油田室内试验，注１２．３％ Ｐｖ二氧化碳，比注清水提高采收率７．３％～１０．８％； 任丘油田室内试验室，注１２％ＰＶ二氧化碳，采收率 达到５０％～７Ｏ％。 中原濮城油田沙一下油藏经过多年的注水开 发．注采井组均已成为废弃的水驱低渗透油藏，其累 计产油５７８．６ｘ１０ ｔ，地质采出程度５０．９８％，工业采 出程度９９．４２％，目前采油速度不到１％，油藏综合含 水达到９８．６％，已经进入高含水开发阶段，主力层水 淹严重、二三类层动用困难，常被称为“注不进水、采 不出油”的油藏。为改变油藏开发现状，２０１３年３ 月首次对濮１—１井组开展了二氧化碳混相驱油先导 试验．采用水一气交替注人方式注入，先后平稳实施 １４个注入段塞。累计注入液态二氧化碳３４ ２６８ ｔ，井 组对应４口油井累计增油６ ８７７ ｔ。随后，相继又开 展了４个注入井组．且均见到了一定的增油效果。 该试验为高压低渗透油藏的开发和二氧化碳废气的 利用开辟了新的技术途径，对油田的增产创效具有 重大意义。 １ 二氧化碳驱油原理 １．１二氧化碳性质＿１］ 在常温常压下，二氧化碳是一种比较浓的无色 无味气体，其密度比常温条件下的空气重５０％，并且 具有很低的压缩系数。二氧化碳临界温度为 ３１．１Ｉ￣Ｃ，临界压力为７．５３ ＭＰａ（或为１ ０７１ ｐｓｉ）。 在高于此临界温度时，二氧化碳呈气态，且密度随着 压力的增高而增大。二氧化碳三相点温度为 一７８℃，压力为０．５８ ＭＰａ（或为８３ ｐｓｉ）。二氧化碳 标准液态的温度为一ｌ７℃，压力为２．１ ＭＰａ。二氧化 碳较易溶于水，其溶解度随压力增加而增加，随温度 增加而降低，随水中矿化度的增加而减少。在大部 分混相驱中。油藏温度在临界温度之上，因此在油层 中很难形成二氧化碳液态驱。 １．２二氧化碳驱油机理［ ］ 通过对稠油、高凝油及稀油油藏二氧化碳驱油 过程的研究．二氧化碳驱油主要机理如下。 １．２．１使原油体积膨胀 原油溶解二氧化碳后体积膨胀，主要表现３个 方面： １）原油体积增大，促使充满油的孔隙体积也增 大．为油在孑Ｌ隙介质中流动提供了有利条件。 ２）水驱后留在油层中的不可动残余油随二氧化 碳溶解而膨胀。并被挤出孔道中，使残余油饱和度 变小。 ３）膨胀的油滴将水挤出孔隙空间，使水湿系统 形成一种排水而不是吸水过程，发生相渗透率转换， 形成了一种在任何饱和度条件下都适合油流动的有 利环境。 １．２．２降低原油粘度 原油中溶解二氧化碳后，原油的粘度会大幅度 降低。当完全饱和二氧化碳后，原油的粘度甚至可 以降到１／１０～１／１００。原油粘度越高，其粘度下降得 越多，粘度的降低和其对原油流度的影响在中粘和 清洗世【捍 ８ １ｔＪ】 ｔ 汕一Ｉ 址卡¨ ｛Ｉ１』］ 的 原ｆｔｉｔ杆 度的降低，促使原油 流助 提高。Ｊ ·１．２．５ 蒸发原油中间烃组分 果沣入少量的一瓴化碳就可达到 二氧化碳足｛卜常姒的蒸发刹，Ｉ ｒ葶取原油中 Ｃ 一Ｃ 范闭的烃炎，增 ｌ ＪＤ（ｆｌｔｔ的流动 １．２．６形成溶解气驱 定的 Ｉｔｉ效率，也就足说， 人一定蛙的二氰化 似，就· Ｊ＿达到较幽的驱油效率 外，Ｉ￣ｇ（ｆｌｔ１流动性的 捉『 ’ ，他 术难以Ｊｔ：采或根＿本 能７ｆ：采的原油可以 采 １．２．３ 多级混相驱油 随着开采ｌｔ，．ｔｌｈＪ的推移．地层 力会逐渐下降．原 来溶于原油ｆｌ，的 氧化碳会大 释放｝Ｉ 米．形成溶 解气驱，可提离ｑ一 ：仆的ＩＮ１采水率 瓴化碳 入地层后与地Ｊ 汕通过多次接 触． ··定的温度和 力下， －氧化碳与原油形成单 ２ 二氧化碳注入工艺 ２．１地面注入配套系统 的濉 物，达到混ｌ卡ｆ｛骄油。此【ＩＩｆ， 面张力最低． １ｌＪ‘功川汕 Ｉ ＪＩ｛ ｔ大，采收率町达９０％以 存较低的 注入二氧化碳地【Ａ 眦会系统主璎『｝Ｉ二氧化碳储 Ｊ ｌ ， 铽化碳与原；ｌ｛｛之问｝ｌ｛仔 部分混柏：当压 Ｊ较ｌ （６．９～９，７ Ｍ１）ａ）、温度较高（＞５５￣Ｃ）｝１ｌ『，二氧 化碳ｄ，！ｌＪ 从ＪＪｌ（Ｔｉｔｌ ｌ｛１苹取低分 ，形成二氧化碳富 存系统、低压（给料）系统、尚』ｆｉ（沣入）系统 ＪＪｌ】热 系统组成（罔１） ２．２注入井管柱设计 ｊ，通过ｆ，ｅｆｔ：作川使二氧化碳‘｜ｊ ｝Ｉ｛Ｉ的混相程度 １）注入管挂采川顶埘箭朴（封隔器 ｌ】４双向锚定耐离温离 封隔器） 为Ｙ２２ｌ＿ 增人： 『岛 １－（１ ３．８～２０．５ ＭＰａ），二氧化碳的密度 ’ ｌ惭Ｊ 接近．ｒ１ｆ迅速地汽化夫时的原油，与原油 ２）采用挂环 洲府蚀情况． ３）呻４ ｌ［】｝… ２．３注入段塞设计 （Ｉ冬Ｉ ２） 形成 个７ｔ－ｂＰｌ１ １．２．４降低界面张力 瓴化碳 油和水中都订一定的溶解度，使由 分ｌ＇－ＩｈＪ作川 Ｊ 产生的界面张力彳『昕降低 这样使 水 刈渗透 发，卜改变．即ｉｌｆＩ ｆＩＩ卡Ｉｊ埘渗透率提高， 水川卡¨对渗透率降低．使更多ｌ＇ｉ＇ｊ￣ｆｔｔｔ｛皮采… 向ｆｉｔｔ层［ｆ１ 能 提高油…的最终采收 ，取 决于注入流体的波埂效 ，以及 人流体的洗油效 率在大多数情况ｉｃ，ｔｌｔ ｒ 体的粘度很小，在驱替 过程中往往会过‘ｔＩ．突破，波及效率小离．【夫１此，改善 图１ 二氧化碳驱工艺流程 第３４卷 杨建华，等．濮城油ｌｉｔ沙一油藏ｃＯ 驱注采工艺技术的应用 ·５３． 腐蚀监测环１ 腐蚀监测环２ 又 ￣２２１—１ １４封隔器 腐蚀监测环３ 目的层 ／ ＼ 喇叭口 人工井底 图２二氧化碳注入井管柱示意图 注气效率的关键是减缓气窜。在注气的同时向油层 注水，目的是注入水后可降低气的相对渗透率，从而 降低它的流动性，以此控制气体的指进，改善波及 状况。 通过技术调研及室内研究，濮城沙一下油藏进 行ＣＯ，和水交替段塞注入，能够较好地控制水、气的 流度，降低水驱油层的剩余油饱和度，以达到最佳的 驱油效率。 ３ 沙一油藏二氧化碳驱现场实施及 效果 ３．１优选濮卜１井组先导试验 濮１—１井组位于濮３１断层以东，主力小层沙一 下１ 小层和１ 小层。井组有效厚度５～８ ｍ，平均油 层孔隙度２５．８％．渗透率３６１×１０ Ｉｘｍ ，水驱控制面 积０．３２ ｋｍ ，平均有效厚度４．４ Ｉｎ，水驱控制储量 ２０．９×１０ ｔ，累积产油１１．Ｏ１×１０ ｔ，采出程度 ５２．６８％：井组有效气驱面积０．１８ ｋｍ ，平均有效厚 度２．４ｍ，气驱控制储量ｌ２．３×１０ ｔ，层剩余油丰富， 适合开展ＣＯ，驱。 濮１—１井组。设计２个大注入段塞，首段塞和后 续段塞。 １）首段塞：注气时间６个月，日注液态ＣＯ：４０ ｔ， 累注７ ２００ ｔ。注水时间３个月，日注水２６０ ｍ ，累注 ２３ ４００ ｍ 。 ２）后续段塞：交替注气时间２个月，日注液态 ＣＯ，４０ ｔ，累注２ ４００ ｔ。交替注水时间１个月，日注 ２６０ １３３ 。累注７ ８００ ｍ。。 ３）段塞比：首段塞ＣＯ，段塞０．０９３ １ ＰＶ，后续段 塞ＣＯ，段塞０．０３１ ＰＶ，两者段塞大小比值为３．ＣＯ， 段塞数目６个。首段塞气水段塞比ＣＯ，（ＰＶ）：水 （ＰＶ）为１：１．３７，后续段塞气水段塞比ＣＯ，（ＰＶ）：水 （ＰＶ）为１：１．３７。 自２０１３年５月，濮１—１井组开始注气，截止 ２０１６年１月完成整个注入方案．累计注气１９ ２００ ｔ， 累计注液７７ ４００ ｔ。其对应４口油井（濮１—３４９、濮 １－６７、濮１—３６８、濮６—２１），注气前井组日产液２２２．５ ｔ， 日产油１．６ ｔ，综合含水９９．３％。自注入ＣＯ，后生产 井普遍见效，见效后平均井组日产油由１．６ ｔ上升到 １２．６ ｔ，最高时达到１５．９ ｔ。截至到２０１６年底，对应 井组累计增油５ ６９６．３ ｔ，采收率提高５．５％。 ３．２做好气窜分析与控制Ｌ４ 在ＣＯ，注人过程中，对应油井要做好产出气组 分变化情况分析，一旦注采井间发生气窜突破．及时 采取措施抑制气窜；否则，以后注入的ＣＯ，气体就会 沿着气窜通道直接从生产井中产出，降低驱油效果， 严重危及气驱的继续进行。因此在注入过程中，要 根据压力的变化．及时对注人井进行深部调驱封堵。 ２０１３年１１月２４日，在濮１—１井组注人过程中， 对应油井濮１—６７井出现液量、含水、产液温度上升 现象，初期日产气４８ ｍ ，２０１４年２月日产气量突然 增大到９ １２０ １１３ ．气体监测ＣＯ，含量超过了２５％。 ２０１４年５月ＣＯ，气体含量迅速攀升７０％以上，之后 就一直在８０％～９０％徘徊，分析认为注入的ＣＯ，出 现气窜。 根据１—１井的吸水剖面及井组的连通图，分析 认为濮１—１和濮１—６７井之间有高渗条带．判断濮 ｌ一６７井主要出水层在１。小层。为了抑制气窜，２０１５ 年４Ｙｊ相继两次用凝胶颗粒和耐温抗盐交联聚合物 ．５４． 清洗世界 第８期 体系实施防气窜封堵措施，共计调剖剂用量为 ４ ５００ ＩＴＩ。对该井实施深部调剖，封堵濮１—６７井方 ，濮１—９０和濮１—８８这４个注水井组所对应的１４口 油井。见到了不同的气驱增油效果，累计增油 １２ ６８４．３ ｔ（表１，表２）。 向的高渗带，改变１。小层的渗流方向，从而增加其 他井的见效机率。 ３．３扩大ＣＯ，驱油规模 ４结论与认识 １）二氧化碳采油技术是一项全新的提高采收率 方法。濮城沙一段高含水油藏，通过开展ＣＯ，驱试 验，取得了良好的开发效果，为进一步提高废弃水驱 通过对濮１—１井组ＣＯ，驱现场先导试验及取得 的增油效果，２０ｌ４—２０１７年随后相继在沙一油藏不 同区块筛选和濮ｌ－１井组具有相似生产特点的濮 卜５９、濮１—９０、濮１—８８、濮１—３１２、濮１—３０９、濮 低渗油藏采收率，奠定了坚实的技术基础。 ２）深部泡沫调驱技术可以解决注入过程的气窜 问题。 １—３１３、濮１—２６、濮１—７２和濮１—７８共９个注水井 组，扩建二氧化碳注人站。除刚投注及注入时间较 短井组未能见到增油效果外，其余濮１—１、濮１—５９、 表２ 井组对应部分油井增油效果对比 ３）通过室内研究和实验，ＣＯ 驱施工简单，能满 足进一步改善水驱油藏后期开发效果的要求。 ４）在注入ＣＯ 过程中，由于ＣＯ 的腐蚀性严 重，必须搞好腐蚀的检测，及时采取防腐措施。 参考文 献 ［１］李士伦，张正卿．注气提高石油采收率技术［Ｍ］．四川成 都：四川科技出版社．２０１２． ［２］付美龙，张鼎业，刘尧文，等．二氧化碳对高凝油物性影响 实验研究［Ｊ］．钻采工艺，２０１４，２７（４０）：９９－１００． ［３］刘一江．聚合物和二氧化碳驱油技术［Ｍ］．北京：中国石化 出版社 ２００１．
