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1、二氧化碳驱油技术研究进展及下步工作部署建议,胜利油田勘探开发研究院二零一七年五月,胜利油田2017年开发技术座谈会发言材料,汇 报 内 容,一、二氧化碳驱技术概况,二、特低渗透油藏CO2驱技术,四、面临的挑战及下步工作部署建议,三、中低渗透油藏CO2驱技术,2,（一）中低渗透油藏急需CO2驱开发技术,未动用储量规模大，常规水驱开发难以动用,胜利油田特低渗、中低渗油藏未动用储量分类表,难点：埋藏深、物性差、丰度低，常规水驱开发难以动用。需求：寻求单控储量相对较高的有效开发方式。,3,（一）中低渗透油藏急需CO2驱开发技术,胜利油田特低渗、中低渗油藏已开发单元分类情况表,已动用储量单井能力低（日液
2、8.8t）、采收率低（18.9%）。,需求：特低渗需寻求新的能量补充方式，中低渗需寻求新的提高采收率方法,4,（一）中低渗透油藏急需CO2驱开发技术,超临界CO2具有粘度低、混相后界面张力低等特性，可作为一种优越的驱油剂,CO2注入能力强，是补充低渗地层能量的良好介质,5,（一）中低渗透油藏急需CO2驱开发技术,驱 油 能 力 强,特低渗油藏CO2混相驱可提高驱油效率（提高30%）中低渗油藏气水交替驱可提高驱油效率（25%）,长岩心CO2驱油实验（特低渗透）,长岩心CO2驱油实验（水驱后中低渗）,超临界CO2具有粘度低、混相后界面张力低等特性，可作为一种优越的驱油剂。,6,（二）CO2驱国内外
3、技术现状,国外：CO2驱已成为重要的提高采收率方法，技术相对成熟，已经规模化应用,油藏类型：以白云岩和砂岩为主，砂岩以中低渗为主（75%）注入模式：气水交替混相驱（80%）注入时机：水驱后转气驱提高采收率：720%换油率：0.25-0.6 t/tCO2,美国CO2驱项目渗透率区间图,国外三次采油技术产量构成变化图,国外三次采油技术项目数构成变化图,产量统计（b/d）,项目数统计（个）,7,（二）CO2驱国内外技术现状,美国低渗透砂岩油藏气水交替混相驱提高采收率,Postle油田井位图,Postle油田位于俄克拉荷马州德克萨斯县，发现于1958年储层为Morrow组砂岩层1974年注水开发199
4、8年近乎关井2007年开展CO2混相驱，压力水平1.1MMP以上注气后产量增加100倍，提高采收率18%,8,（二）CO2驱国内外技术现状,国内：以深化理论研究和关键技术攻关配套为主，处于先导试验和扩大试验阶段,油藏类型：低渗透油藏/中高渗透高含水后期注入模式：连续气驱为主（混相/非混相）注入时机：弹性开发转气驱、水驱后转气驱,国内CO2驱实施情况,中国CO2驱试验项目变化趋势,9,（二）CO2驱国内外技术现状,20052013年，在泰州组开展CO2混相驱先导试验，累增油7.97万吨，提高采收率7.9个百分点，折算吨换油率0.44t油/tCO2。,华东分公司低渗透油藏CO2混相驱提高采收率,草
5、舍油田泰州组底块砂岩顶面构造图,注气井5口，生产井11口，新井6口,10,（二）CO2驱国内外技术现状,中原油田特高含水油藏WAG驱提高采收率,2008年6月注气，日油0.3t/d，受效后上升到12t/d，累注3.4万吨，累增油6775吨，换油率0.2t油/tCO2，采出程度由53.9%提高到61.96%,11,（三）胜利油田CO2驱历程,持续攻关CO2驱提高采收率技术,12,（三）胜利油田CO2驱历程,胜利油田通过技术攻关和现场试验，初步形成CO2驱配套技术,13,汇 报 内 容,一、二氧化碳驱技术概况,二、特低渗透油藏CO2驱技术,四、面临的挑战及下步工作部署建议,三、中低渗透油藏CO2驱
6、技术,14,二、特低渗透油藏CO2驱技术,面临问题,技术思路,目的,15,（一）混相/近混相机理,CO2驱混相实现：CO2对轻烃的抽提使气相持续富化,混相驱的特点：理论上，混相时两相的界面张力趋于零，驱油效率最高,高89-1块不同压力时CO2-原油界面张力,高89-1块不同压力时CO2驱油效率,多次接触混相相图,粘度：1.59mPa.s温度：126,粘度：1.59mPa.s温度：126,16,（一）混相/近混相机理,易混相要求：原油必须富含轻烃组分、较高的压力和较低的温度。,胜利油田原油轻烃含量低、地层温度高，最小混相压力均在26MPa以上。,17,（一）混相/近混相机理,物理模拟实验表明：要
7、获得好的驱油效果需达到混相驱/近混相驱；对于地层压力低于混相压力的已开发（未开发）油藏，如何实现混相驱是提高开发效果的关键。,高89-1块混相能力与驱油效率的关系,18,（二）超前注CO2混相驱开发技术,1、超前注CO2混相驱开发机理,大于混相压力后，压力变化率变化趋势减缓,机理一 注气增能：升压过程，溶解储能；降压过程，膨胀稳能。实现高于水驱采油速度,CO2溶解度增加，原油膨胀，弹性能增加,采油速度明显高于同类水驱,19,（二）超前注CO2混相驱开发技术,1、超前注CO2混相驱开发机理,机理二 传质增效：通过扩散和弥散减低原油粘度，提高微观波及；混相大幅提高驱油效率，延缓气窜。,20,（二）
8、超前注CO2混相驱开发技术,如何选择合理超前注气技术政策界限，延长高产稳产时间，提高经济效益和采收率,2、超前注CO2优化设计技术,21,（二）超前注CO2混相驱开发技术,制定了超前注CO2混相驱开发技术政策界限，指导特低渗透油藏超前注CO2方案设计。,周期注采注采时间比值与采收率关系图,合理注气速度图版（注采阶段）,2、超前注CO2优化设计技术,22,（三）CO2驱井网适配优化技术,井网井距与储层分布、储层改造适配，实现平面均衡驱替；注、采参数与流线适配，实现前缘均匀推进，达到提高采收率的目标。,23,（三）CO2驱井网适配优化技术,滩、坝分布与井网组合模式,不同类型储层不同井网形式CO2驱
9、波及系数,不同类型储层不同井网形式CO2驱换油率,滩砂和坝注滩采油藏适用反七点井网，纯坝砂和滩注坝采油藏适用五点法井网,1、井网形式,24,（三）CO2驱井网适配优化技术,2、差异井距优化,基于CO2驱的驱替特点，由仅考虑油相的井距计算方法，转为综合考虑CO2驱替模式、油气水渗流特征的井距计算方法。,注采井间CO2驱替模式示意图,不同组分渗流模式图,水驱极限井距,一般CO2驱技术井距300600m，一般水驱技术井距125175m,25,（三）CO2驱井网适配优化技术,2、差异井距优化,依据滩坝砂展布和储层物性，分区确定合理的井距和改造措施适配。,26,（三）CO2驱井网适配优化技术,优化缝长和
10、注采方向，延缓气窜，提高采收率。,裂缝的影响：油气两相渗流区变窄、曲线形态变陡；CO2突破时间变早、渗透率急剧下降。,3、压裂裂缝优化,27,（三）CO2驱井网适配优化技术,适当压裂（缝长20%注采井距）、裂缝与注采方向正交，可以提高单井累产油量、延缓气窜。,优化缝长和注采方向，延缓气窜，提高采收率。,3、压裂裂缝优化,28,（四）CO2驱矿场进展及认识,针对滩坝砂特低渗油藏储层特征，开展区块（井组）CO2驱试验,坝砂为主,储层特征,代表性区块,试验目的,高89-1块,探索CO2驱补充能量可行性，配套完善注采工艺及地面工程技术。,滩砂为主,高891块,滩砂CO2大井距条件下混相驱可行性。,滩坝
11、间互,樊142-10块,试验CO2混相驱开发技术，验证不同注采井距下注入受效情况。,（樊142-7-X4井组）,29,1、高89-1块特低渗透油藏CO2驱先导试验,试验目的：探索滩坝砂特低渗透油藏CO2驱补充能量的可行性,30,1、高89-1块特低渗透油藏CO2驱先导试验,31,1、高89-1块特低渗透油藏CO2驱先导试验,油井见到明显增油效果,13口见效油井初期平均日增油3.2t,32,1、高89-1块特低渗透油藏CO2驱先导试验,油井见到明显增油效果,试验区累计增油5.94万吨，换油率0.22t/tCO2,33,2、樊142-7-X4井组CO2混相驱先导试验,试验目的：探索滩坝间互储层注C
12、O2恢复压力混相驱可行性及混相驱开采特征,樊142-7-X4试注井组井位图,含油面积:0.94 km2地质储量:32.6万吨空气渗透率：1.2mD注气时地层压力：17MPa,滩砂、坝砂共存井网：反七点注采井网注采井距：243-676米；生产方式：注气井未压裂,油压MPa,日注t/d,樊142-7-X4井注气曲线,2013年6月注气，6口油井关井恢复地层压力，注气速度15-30t/d，累注CO2 1.9万吨，压力恢复33.7MPa，油井自喷35t/d,34,2、樊142-7-X4井组CO2混相驱先导试验,试井和数模前缘预测研究表明：主力小层已基本达到混相驱，CO2组分前缘推到6-2井,坝砂区压力
13、上升快（樊142-6-2、141-1、142-6-3），达到混相条件；滩砂区压力上升慢（樊142-8-x4）、相变不连通区为弹性恢复（樊142-7-3、樊142-8-3）。,CO2组分预测图,35,（四）CO2驱矿场进展及认识,认识一：注水困难油藏，CO2具有良好的注入能力,相同注入量条件下，注气压力是注水压力的一半，且注气压力基本稳定，而注水压力呈上升趋势。,36,（四）CO2驱矿场进展及认识,认识二：二氧化碳驱扩大井距，原难动用低渗储量可经济有效动用,高89-1块试验区典型不同注采方向井见效特征表,沿地应力方向，井距330-1000m，油井能够见效；非地应力方向，井距240-530m，油井
14、能够见效；,37,（四）CO2驱矿场进展及认识,压裂规模越大，气驱速度越大，气窜时间越早，注气井不压裂、油井小规模压裂有助于延缓气窜时间，提高稳增产期。,认识三：注气井不宜压裂、生产井宜小规模压裂，开发效果好,38,（四）CO2驱矿场进展及认识,认识四：超前注气可大幅度提高单井产能,注气前油井采油指数0.38-0.56t/d.MPa（泵抽），平均0.45t/d.MPa；注气后自喷采油指数0.9-2.7，平均1.95；采油指数倍数1.6-6.9.，平均4.4。,樊142-7-X4井组注气前后采油指数统计表,39,汇 报 内 容,一、二氧化碳驱技术概况,二、特低渗透油藏CO2驱技术,四、面临的挑战
15、及下步工作部署建议,三、中低渗透油藏CO2驱技术,40,三、中低渗透油藏CO2驱技术,41,（一）中低渗透油藏CO2气水驱技术,1、气水交替驱提高采收率机理,CO2与水形成贾敏效应，改变液流方向，提高波及体积,机理一：通过气水分流扩波及，气水贾敏变方向，实现上、下部位、高、低渗透储层波及扩大。,42,（一）中低渗透油藏CO2气水驱技术,1、气水交替驱提高采收率机理,针对水驱后残余油类型：“孤岛”油、油膜、“盲端”油，通过CO2驱降低界面张力，驱替“孤岛”残余油；抽提作用+溶解膨胀，使“油膜”分散启动，驱动运移；传质扩散，透过水膜，将“盲端”残余油驱替出来。,不同孔径剩余油饱和度动用状况图,机理
16、二：高效驱油，动用不同尺度剩余油，大幅降低不同类型残余油。,CO2驱替盲端油,CO2驱替“孤岛”残余油,43,（一）中低渗透油藏CO2气水驱技术,2、CO2气水交替驱油藏工程设计技术,CO2-WAG驱方案比水驱提高采收率10.5%，累增油23.9万吨。,史深100北区气水交替驱井网部署图,44,（二）中低渗透油藏CS驱技术,CO2与活性剂（C+S）驱作用机理,混相驱驱油效率高,驱油机理,复合作用,膨胀降粘机理,溶解气驱,形成泡沫封堵，改善平面、纵向非均质性,增溶CO2到原油，改善驱油介质/油的流度比,注气开发,引入活性剂,由于超覆作用，驱油效果变差,CO2驱油,生成泡沫后驱油效果图,45,（二
17、）中低渗透油藏CS驱技术,1、室内实验研究进展,活性剂增加CO2溶于原油的能力1.3-1.8倍，可改善气油流度比,活性剂对CO2的增溶作用,加入活性剂前后原油的膨胀,活性剂的增溶能力,增加1.3-1.8倍,46,（二）中低渗透油藏CS驱技术,1、室内实验研究进展,活性剂在注入气的作用下遇水生成泡沫，可改善油藏的非均质性。,活性剂的泡沫封堵,注入速度与泡沫封堵能力关系,含水孔隙中生成了泡沫,47,2、模拟应用效果评价,方法1：水驱后活性剂驱方法2：水驱后CO2驱方法3：水驱后活性剂CO2交替（SAG）,实验表明：水驱后活性剂与CO2交替驱（SAG）效果最好。,（二）中低渗透油藏CS驱技术,48,
18、（二）中低渗透油藏CS驱技术,日产油：1t/d增加至5t/d并稳定含水：98%降至6580%累增油：892t（其中吞吐增油108t，水+洗油剂驱增油784t）,洲20日度曲线,华东局“2C”(CO2+洗油剂)技术提高采收率试验洲城垛一段,试验效果,洲城垛一段洲20井组井位图,49,汇 报 内 容,一、二氧化碳驱技术概况,二、特低渗透油藏CO2驱技术,四、面临的挑战及下步工作部署建议,三、中低渗透油藏CO2驱技术,50,四、面临的挑战及下步工作部署建议,（二）CO2驱工作目标及保障措施,（一）CO2驱规模应用面临的挑战及对策,（三）建议开展的二氧化碳驱先导试验,51,（一）CO2驱规模应用面临的
19、挑战及对策,挑战一：油藏条件和原油性质客观决定了CO2与原油混相压力高，开发效果不理想,国外：原油性质好，轻质组分含量高，粘度、密度低，混相压力一般低于12MPa；胜利：原油重质组分含量高、粘度、密度高、温度高，混相压力 30MPa，已开发油藏大多为非混相驱。,如何创新发展，通过技术突破，提升混相能力（降低混相压力），是提高CO2驱开发效果的关键,52,挑战二：油藏非均质性强，造成CO2驱开发中气窜严重,国外：主要用于水驱较好的中低渗油藏，水驱后转CO2水气交替驱，利于控制气窜胜利：水驱无法正常开发的低（特低）渗透油藏；衰竭开采后补充能量，采取连续注气、间歇注气，不利于气窜的控制,（一）CO2
20、驱规模应用面临的挑战及对策,53,挑战三：低成本气源匮乏、运输成本高,CO2气源：80%以上天然CO2气（200元/吨)工业废气回收利用有减免税收等政策支持CO2输送方式：管道输送为主（0.06元/（吨.公里）),CO2气源：高碳天然气分离（450650元/吨）燃煤电厂捕集处理（500850元/吨）CO2输送方式：罐车（1元/（吨.公里）),美国,胜利,如何转变发展方式，降低源头成本，是实现CO2驱效益开发的关键问题。,美国CO2气输送管网（超过3900英里）,罐车运输图,（一）CO2驱规模应用面临的挑战及对策,54,对策：紧盯低成本发展，突出创新驱动，实现CO2开发技术的新突破,聚焦混相驱开
21、发，由满足混相压力转向降低混压研究,转观念,转思路,转方式,拓展CO2驱领域，由提升动用转向EOR和动用率并重,注重节气源成本，由用天然气源转向找工业尾气提效,（一）CO2驱规模应用面临的挑战及对策,55,CO2与化学剂相结合，发展化学增效CO2驱油技术。转变观念，由原来的单一注气提升地层压力，改为超前注气+化学剂降低混相压力并重的复合手段,从分子尺度剖析CO2与原油的混相机理,研发增强CO2溶解能力的增溶剂,研发强化CO2对原油组分抽提能力的添加剂,1、聚焦混相驱开发，由满足混相压力转向降低混压研究,思路,（一）CO2驱规模应用面临的挑战及对策,56,（一）CO2驱规模应用面临的挑战及对策,
22、2、聚焦混相驱开发，由满足混相压力转向降低混压研究,目前，已研发了增强CO2抽提能力的增效剂和增强CO2溶解能力的增溶剂，建立了降低最小混相压力体系，室内评价可降低混相压力7.05MPa，降低22%。,二元体系的配方 DYJ13：S6=3:7,57,（一）CO2驱规模应用面临的挑战及对策,2、拓展CO2驱领域，由特低渗采收率转向中低渗EOR和特低渗动用率并重,注入方式转变：由“无法注水特低渗油藏弹性开发后连续CO2驱”转为“中低（高）渗油藏 WAG”,WAG提高采收率幅度大于连续CO2驱；WAG利于延缓气窜地层压力低于混相压力时，可注水恢复压力。,优势,采收率（%）,58,（一）CO2驱规模应
23、用面临的挑战及对策,2、拓展CO2驱领域，由特低渗采收率转向中低渗EOR和特低渗动用率并重,注入时机转变：由“弹性开采压力下降后注CO2恢复能量”转为“新区直接CO2驱”,开发初期注CO2，节约CO2注入费用大井距开发，节约钻井费用；初期压力高，易混相，驱油效率高。,优势,59,（一）CO2驱规模应用面临的挑战及对策,3、注重节气源成本，由用天然气源转向找工业尾气提效,基于天然气源不足状况，走出去与CO2排放企业积极合作，获得廉价CO2工业尾气，在利用的同时减排，实现经济效益和社会效益双赢。,胜利油田CO2探明储量的分布情况,60,（二）二氧化碳驱工作目标及保障措施,工作目标,规模推广CO2驱
24、技术，覆盖地质储量1400万吨，预计增加可采储量120万吨以上，年注气能力30万吨以上。,规模应用,推广技术,攻关技术,特低渗透油藏CO2混相驱技术、CO2-WAG开发技术、CS技术实现规模化应用。,低成本高效的降低混相压力技术、致密油藏注CO2提高采收率技术、CO2复合驱油技术开发技术等取得突破和进展。,拓展领域,应用领域由特低渗向中高渗油藏、由一次采油后向二三次采油后、由单一CO2驱油技术向复合驱技术、由CO2-EOR向CCS-EOR等发展。,61,（二）二氧化碳驱工作目标及保障措施,在高89地区推广CO2驱技术，覆盖储量1400万吨，预计年注气量30万吨以上。,62,（二）二氧化碳驱工作
25、目标及保障措施,保障措施,一是攻关配套六项技术,二是深化二氧化碳驱经济分析,三是加强CO2实施区块综合调整,五是建立了CO2驱注采管理标准体系,四是开展CO2驱资源评价及规划,63,（二）二氧化碳驱工作目标及保障措施,一是 攻关配套六项技术,1、深化CO2驱技术适应性及技术经济政策研究2、低成本高效的降低混相压力技术3、CO2注入后期高气油比条件下系统防窜技术4、致密低渗油藏注CO2提高采收率技术5、CO2复合驱油技术开发技术6、深层高压低渗油藏分注、监测技术,64,（二）二氧化碳驱工作目标及保障措施,二是 深化二氧化碳驱经济分析,明晰CO2驱成本构成，优化注入方式和注入参数，提高CO2驱油经
26、济效益。,抱团取暖，降低气价降成本充分利用已有的地面注气设备,优化井网井距，减少新井投资优化注采，提高换油率,增量费用构成(高89-1块),不同气价下经济极限换油率,65,（二）二氧化碳驱工作目标及保障措施,三是 加强CO2实施区块综合调整,根据不同区域CO2气窜特征，分区制定注采耦合技术政策界限，减缓气窜,深化CO2气窜规律研究；制定分区标准；制定注采调配技术政策界限；资料录取、及跟踪分析调整工作。,高89-1块分区注采耦合,66,（二）二氧化碳驱工作目标及保障措施,樊142-7-X4井组开发政策界限深化,深化樊142-7-X4井组注二氧化碳开发政策界限，确定超前注CO2合理工作制度。,CO
27、2合理工作制度制定监测方案编制跟踪调整；CO2驱开发效益行评价,三是 加强CO2实施区块综合调整,67,完善CO2驱筛选标准，从油藏、工程、地面和经济等方面，进行不同成本层次CO2驱开发潜力评价，做好目前油价条件下CO2驱整体规划。,CO2驱油藏潜力筛选标准,CO2驱采油井评价体系,四是 开展CO2驱资源评价及规划,（二）二氧化碳驱工作目标及保障措施,68,（二）二氧化碳驱工作目标及保障措施,五是 建立了CO2驱注采管理标准体系,深入认识、总结经验，为推进注气区管理标准化、制度化。,69,三项先导试验,针对胜利油田不同油藏类型、不同开发阶段，重点试验不同的CO2驱方式，扩大了CO2驱油的应用范
28、围，不断提升CO2驱油的开发效果。,（三）二氧化碳驱先导试验,70,1、高899块滩砂低丰度特低渗油藏CO2驱先导试验,高899块CO2驱井位部署图,试验目的：形成以滩砂为主特低渗透油藏CO2驱提高采收率技术。,CO2驱方案20年指标比弹性开发方案提高采收率6.6%，累增油15.2万吨。,埋藏深，丰度低，效益开发难度大大型压裂弹性开发采收率低（810%）渗透率低，注水补充能量难,方案设计,开发难点,层系井网：矢量井网，井距：400-700m总井数：23口（油16口，注气井7口）；投产方式：油井小型压裂，注气井不压裂地层压力保持水平：34MPa单井注气：15t/d新建产能：1.4104t,油藏深
29、度：3170 m含油面积:6.5 km2地质储量:232104t渗透率：0.5-1.4mD原始地层压力：45MPa地层温度：130混相压力：31MPa,（三）二氧化碳驱先导试验,71,2、史深100块低渗透油藏CO2气水交替驱提高采收率先导试验,试验目的：形成中高含水期低渗透油藏CO2气水交替驱提高采收率技术。,井排方向：NE70总井数：33口（油井数：20口；注气井：10口）注水井：3口实际注采井距：180-360m（井距过大采用径向水射流）,方案设计,CO2-WAG驱方案15年指标比水驱提高采收率10.5%，累增油23.9万吨。,注入压力高、欠注严重非均质强、水驱采收率低,开发难点,（三）二氧化碳驱先导试验,72,3、高94块深层特低渗透油藏CO2驱先导试验,试验目的：探索深层特低渗油藏注CO2保压开发技术,（三）二氧化碳驱先导试验,73,面对油田开发形势，我们将紧紧围绕低成本开发战略，以“三转三创”为抓手，注重创新驱动，进一步解放思想转观念，进一步创新技术求突破，进一步突破思维转模式，积极探索低油价下CO2效益开发之路，为油田实现CO2驱规模应用做好技术支撑。,结 束 语,74,谢 谢敬请领导专家批评指导,76,/10/29,
