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1、东北石油大学高等教育自学考试 毕 业 设 计（论 文）专 业：考 号：姓 名：金明题 目：二氧化碳提高采收率及经济评价指导教师：2012 年 9 月 29 日东北石油大学高等教育自学考试毕业设计（论文）任务书题 目： 二氧化碳提高采收率及经济评价 专 业： 考 号： 姓 名： 金明 本题目应达到的基本要求： 在描述对象上，论文内容只涉及科学和技术领域的命题；在描述内容上，论文的内容要具有合理性 和可信性。科技论文不能凭主观臆断或个人好恶随意取舍素材或得出结论，而应有足够的、可靠的 和精确的实验数据、现象观察或逻辑推理为依据。指论文不是数据的简单堆砌，而要脉络清晰、结 构严谨、推论合理、演算正确
2、、符号规范、文字通顺、前后响应、自成体系。在所提示的事物现 象、属性、特点、规律及其运用上要有所创新，而不是重复、模仿或抄袭别人的工作。 主要内容及参考资料： 在众多提高采收率的气体介质中，CO2以其成本低廉、成效显著、无毒环保、可回收重复利用、与 原油有较好的混溶性首选入列。它能有效地降低原油粘度，减少残余油饱和度，溶解储层中胶质， 提高采收率。 本文主要阐述CO2驱油的发展现状、基本性质、驱油机理、提高原油采收率机理，并且根据这些 理论介绍和提出了CO2驱油工艺和CO2捕集封存工艺，最后，进一步对二氧化碳驱成本计算，再 根据近年原油价格计算出二氧化碳驱其利润，计算结果表明，二氧化碳驱在经济
3、上是可行的 签 发 日 期：2012 年 6 月完 成 期 限：2012年 9 月指导教师签名： 摘 要在众多提高采收率的气体介质中，CO2以其成本低廉、成效显著、无毒环保、可回收重复利用、与原油有较好的混溶性首选入列。它能有效地降低原油粘度，减少残余油饱和度，溶解储层中胶质，提高采收率。本文主要阐述CO2驱油的发展现状、基本性质、驱油机理、提高原油采收率机理，并且根据这些理论介绍和提出了CO2驱油工艺和CO2捕集封存工艺，最后，进一步对二氧化碳驱成本计算，再根据近年原油价格计算出二氧化碳驱其利润，计算结果表明，二氧化碳驱在经济上是可行的。关键词：二氧化碳；提高采收率；二氧化碳驱油机理；驱油工
4、艺；捕集封存方法；经济评价AbstractIn numerous to improve oil recovery gas medium, with its low cost, CO2 remarkable achievements, virulent environmental protection, recycling and reuse, crude oil has good mix soluble preferred waited. It can effectively reduce oil viscosity, reduce residual oil saturation, disso
5、lve in reservoir glial, improve recovery .This article through understanding the development situation of CO2 flooding ,the basic nature, flooding mechanism, storage technology, EOR mechanism, and based on these theories and proposed introduction of CO2 flooding technology and CO2 capture storage te
6、chnology, and finally, to further the cost of carbon dioxide flooding calculated according to crude oil prices in recent years, carbon dioxide drive its profits, the results show that carbon dioxide flooding in the economically feasible. Key words: carbon dioxide; enhanced oil recovery; carbon dioxi
7、de flooding mechanism; flooding process; capture storage methods; economic evaluation目 录第1章 概述11.1 研究的目的和意义11.2 国内外研究成果2第2章 二氧化碳驱油特点52.1 二氧化碳的基本性质52.2 二氧化碳的驱油方式62.3 二氧化碳驱油影响因素分析112.4 矿场注CO2工艺12第3章 二氧化碳驱油机理143.1 二氧化碳的驱油机理143.2 二氧化碳提高采收率的机理15第4章 二氧化碳封存技术及工艺194.1 二氧化碳的来源及其净化处理194.2 二氧化碳回收方法264.3 二氧化碳封存
8、方法27第5章 二氧化碳驱经济可行性评价335.1 二氧化碳成本335.2 工程的成本计算335.3 二氧化碳驱效益计算34结 论35参考文献36致 谢38第1章 概述1.1 研究的目的和意义随着人类社会的发展，各国家都要共同面对石油能源的消耗和全球气候变暖这两个主题。二氧化碳（CO2）是导致全球气候变暖的原因之一，但同时CO2是一种高效的驱油剂。CO2提高采收率（CO2-EOR）技术一直是石油开采领域的研究重点。将工业生产过程中捕集的二氧化碳用于二氧化碳驱即可提高采收率，还可减小环境污染，满足环保和油藏高效开发的双重要求。当前，由于温室气体大量排放引起的全球气候变暖问题日趋严峻，正在威胁着人
9、类赖以生存的地球环境。减少温室气体排放量已成为人类共同关注的热点问题，同时也成为不同领域专家关注的课题。在能源领域，应用二氧化碳提高采收率技术，不仅可以提高油气采收率，而且可以实现二氧化碳的长期埋存，一举两得。随着经济持续较快增长，我国对油气的需求将不断增加。目前全国已开发油田的平均采收率仅为30%多一点，存在较大的提高空间。全国的平均采收率每提高1个百分点，就等于增加可采储量1.8亿吨，相当于我国目前一年的原油产量。保障经济较快增长所需的油气供给与能源安全，成为我国社会和国民经济可持续发展的重大战略问题。而通过注入二氧化碳大幅度提高采收率是满足目前对原油需求的有效方法之一。二氧化碳驱油提高采
10、收率和埋存技术已经成为经济开发和环境保护上实现双赢的有效办法，实现温室气体的资源化利用并提高油气采收率前景可期。国内外大量的研究和现场应用已经证明，向油层中注入二氧化碳混相驱或非混相驱能够大幅度提高采收率。据2010年油气杂志报道，美国利用二氧化碳驱技术已经采出了大约15亿桶原油，根据美国能源部国家能源技术实验室（NETL）的评价结果，美国利用二氧化碳驱的增油潜力达 340亿桶。根据1998年中国陆上已开发油田提高采收率第二次潜力评价及发展战略研究的结果，仅在参与评价的79.9亿吨常规稀油油田储量中，适合二氧化碳驱的原油储量约为12.3亿吨。另外我国现已探明的63.2亿吨低渗透油藏储量，尚有5
11、0%左右未动用。二氧化碳驱动开发低渗透油藏具有很大优势，既可以提高采收率（10%20%以上），又可以降低注入压力，解决低渗透油田注水难的问题。我国二氧化碳驱潜力较大，条件成熟，具有比较丰富的资源，已经取得了一定效果和经验。开发这些储量，二氧化碳驱比水驱具有明显的优势。此外，二氧化碳在提高稠油油藏采收率、提高煤层气和天然气采收率领域也具有很好的应用前景。具体到我国，当前和今后一段时期，二氧化碳减排必须走高效利用之路，二氧化碳驱油提高采收率和埋存技术必定具有广泛的应用前景。1.2 国内外研究成果1.2.1 CO2驱国外发展概况注入二氧化碳用于提高石油采收率己有30多年的历史。二氧化碳驱油作为一项日
12、趋成熟的采油技术己受到世界各国的广泛关注，据不完全统计，日前全世界正在实施的二氧化碳驱油项日有近80个。90年代的CO2驱技术日趋成熟，根据1994年油气杂志的统计结果，全世界有137个商业性的气体混相驱项日，其中55%采用的是烃类气体，42%采用的是CO2，其他气体混相驱仅占3%。目前，国外采用二氧化碳驱油的主要国家有:美国、前苏联、匈亚利、加拿大、法国、西德等。其中美国有十个产油区的292个油田适用CO2驱，一般提高采收率7%- 15%，在西得克萨斯州，CO2是最主要EOR方法，一般可提高采收率30%左右。CO2-EOR是增加原油产量的成功技术。2004年在世界范围内有79个CO2-EOR
13、项目，在美国有70个CO2-EOR混相驱油项目，1个CO2-EOR非混相驱油项目。2个CO2-EOR混才目驱油项目在加拿大，5个中试阶段的CO2-EOR非混相驱油项目在Trinidad，1个CO2-EOR商业非混相驱油项目在Turkey。2004年累计日增油约23万b/d，占世界原油产量的3%。20世纪80年代在乌拉圭，CO2-EOR项目数量少且应用规模小，到90年代中期项目被终止。在Egmanton油田有一CO2-EOR混相驱油项目，项目运行不成功且注入CO2较少。94%的CO2-EOR项目在美国，自80年代以后CO2-EOR项目稳定增长。2004年CO2-EOR增加的原油产量占美国提高采收
14、率项目总产量的31%。CO2-EOR的产量占美国石油产量的3.6%。5个大型项目，产油量占所有CO2-EOR产量的1/2，Wasson-Deriver项目产量为41000b/d，Means项目产量为7200b/d。1972年第一个CO2-EOR混相驱油项目在Permian盆地的Sacroc油田实施，在70年代到80年代早期CO2-EOR技术得到适度的发展，到80年代和90年代虽然油价低，但CO2-EOR技术迅速发展。(1)国外CO2应用技术研究现状在国外，注二氧化碳(EOR)技术主要用于后期的高含水油藏、非均质油藏以及不适合热采的重质油藏。推广二氧化碳驱油的主要制约因素是天然的二氧化碳资源、二
15、氧化碳的输送及二氧化碳向生产井的突进问题以及油井及设备腐蚀、安全和环境问题等。为解决以上问题，提出了就注CO2提高原油采收率技术，这种技术是向地层中注入反应溶液，使其在油藏条件下充分反应而释放出CO2溶解于原油之中，降低原油粘度，膨胀原油体积，从而达到提高原油采收率的日的。美国是CO2利用技术发展最快的国家。自20世纪80年代以来，美国CO2驱项日不断增加，己成为继蒸汽驱之后的第二大提高采收率技术。CO2地下埋存主要的选择是枯竭的油气藏、深部的盐水储层、不能开采的煤层以及深海埋存等方式。美国油田开发应用表明，假设可以达到最小混相压力，应用CO2提高采收率项目提高采收率的最大值为9%，最小值为4
16、%。在北海油田，最有效的CO2用量与最大提高原油产量的关系为：使用0.33t的CO2可提高0.133t原油产量。原始原油地质储量(OOIP)在应用CO2混相驱油过程中提高采收率范围为4%9%。利用海洋碳储层封存二氧化碳的方法至少有两种：1、从大规模工业点源捕集二氧化碳并把二氧化碳直接注入深海；2、通过添加营养素使海洋肥化来增强大气二氧化碳的提取。尽管上述两种方法的原理存在较大差异，但是，利用这两种方法均能提高海洋储层封存碳的速率，从而减少大气储层所承受的负荷.若CO2排放量减少则每吨CO2捕集成本会提高。利用现有的或新研发的技术，燃料在燃烧前或燃烧后都可以实现CO2的捕集。传统过程是CO2从燃
17、烧后的烟气中捕集。也可以将碳氢化合物转化为CO2和氢气，从气体蒸汽中除去CO2燃烧剩余的富氢气体。物理吸附CO2是燃烧前捕集最有效的方法。燃烧后捕集可选择的技术包括化学吸附或者氧燃料。如果氧气用于燃烧过程，则几乎会产生纯的CO2，不需进一步分离。长远看来，气体膜分离及其他新技术可以用于燃烧前或燃烧后捕集。捕集CO2必须加压到100bar或更高的压力来运输藏。这种压力增加了捕集的能源消耗。国内的用于封存二氧化碳的最好岩层是枯竭油气田和深盐水层，枯竭油气藏埋存是通过使用CO2提高采收率来实现的，目前在世界范围内已被广泛应用。CO2的埋存量决定于储层的性质和应用CO2提高的采收率数值，根据CO2的用
18、量设计成两种方式：CO2的最小用量；CO2的最大埋存量。(2)小油田CO2混相驱的应用与研究过去，CO2混相驱一般是大油田提高原油采收率的方法。大油田由于生育储量多，剩余开采期长，经济效益好，而小油田CO2驱一般不具有这些优点。近年来许多小油田实施了CO2混相驱提高原油采收率方案，同样获得了良好的经济效益。如位于美国密西西比州的Creek油田就是一个小油田成功实施CO2驱的实例。该油田于1996年被JP石油公司收购时的原油产量只有143m3/d，因油田实施了CO2驱技术，使该油田的原油采收率大大提高，其原油产量在1998年达到了209m3/d，比1996年增加了46%。(3)重油CO2非混相驱
19、的研究与应用CO2驱开采重油一般是在不适合注蒸汽开采的油田进行。这类油田的油藏地质条件是:油层薄，或埋藏太深，或渗透率太低，或含油饱和度太低等。注CO2可有效提高这类油藏的采收率。大规模使用CO2非混相驱开发重油油田的国家是土尔其。土尔其有许多重油藏不适合热采方法。1986年土尔其石油公司在几个油田实施了CO2非混相驱，取得了成功。其中Raman油田大规模CO2非混相驱较为典型。加拿大也有许多重油油藏被认为不适合进行热力开采，加拿大对CO2驱开采重油进行了大量的研究。试验得出，轻油粘度在30饱和压力下从大约从1.4降到20，降低了15倍。另外，在不同温度下重油粘度测量发现，温度达到275C左右
20、才能降粘，而CO2一旦溶解在原油中就可使原油粘度降低，并目可以把粘度降低到用蒸汽驱替的水平。1.2.3 国内研究应用现状我国东部主要产油区CO2气源较少，但注CO2提高采收率技术的研究和现场先导试验却一直没有停止。注CO2技术在油田的应用越来越多，己在江苏、中原、大庆、胜利等油田进行了现场试验。1996年江苏富民油田48井进行了CO2吞吐试验，并己开展了CO2驱试验。草3井位于苏北盆地漆渔凹陷草舍油田戴一段油藏高部位，产层为Ed1段，属底水衬托的“油帽子”。初期自喷生产，日产油约59t，不含水，无水采油期共367天，综合含水升至22%时停喷，转入机抽生产，后日产油4 .55t，含水90%。为了
21、增油降水，在该井进行了CO2吞吐试验，效果明显，原油产量上升，含水下降，泵效增加，有效地延缓了原油产量递减。江苏油田富14断块在保持最低混相压力的状态下，于1998年末开始了CO2水交替(WAG)注入试验注入6周期后水气比由0.86:1升至2:1，见到了明显的增油降水效果。水驱后油层中形成了新的含油富集带。试验区采油速度由5%升至1.2%，综合含水率由93.5%降至63.4%。中国石油大庆油田利用炼油厂加氢车间的副产品一一高纯度二氧化碳进行二氧化碳非混相驱矿场试验。虽然该矿场试验由于油藏的非均质性导致的气窜影响了波及效率，但总体上还是取得了降低含水率、提高原油采收率的效果。并且己有6个采油厂建
22、起二氧化碳驱油试验区，累计增油超过4000吨。中原油田石油化工总厂建成了利用炼油废气生产液态二氧化碳的装置，其年生产能力达2万吨。这些二氧化碳将全部用于中原油田进行二氧化碳驱油，预计可提高原油采收率1520%,年增产原油5万多吨。仅胜利油田而言，适合二氧化碳驱油的油藏储量就非常可观。根据初步油藏评价研究结果，仅胜利电厂附近适合二氧化碳驱油的低渗透油田储量就达2亿多吨，若全部采用二氧化碳驱油开发，每年可能消耗二氧化碳300万吨，可提高油田采收率1015%。如规模应用二氧化碳驱油，胜利油区低渗透油藏预计新增可采储量3300万吨至4700万吨，二氧化碳注入需求将达1亿吨以上。胜利电厂烟气二氧化碳捕集
23、纯化技术，油田具有完全自主知识产权。它的推广应用，为今后胜利油田大规模开展二氧化碳驱油提供了稳定的气源保障和技术保证。第2章 二氧化碳驱油特点2.1 二氧化碳的基本性质2.1.1 二氧化碳的一般性质在常温常压下，二氧化碳为无色无嗅的气体，分子量为44.01，其比重约为空气的1.53倍，偏心因子为0.225。二氧化碳的临界温度为31.06，临界压力为7.35MPa，临界点密度为0.4678g/mL，临界点粘度为0.03335mPa.s，临界压缩因子为0.275，临界比容为2.135L/kg。在压力为1标准大气压、温度为0时，二氧化碳的密度为1.98kg/m3；导热系数为0.0126千卡/米时度；
24、动力粘度系数为13810-6泊。在不同条件下，二氧化碳也可以气、液、固三种状态存在，在标准条件下，即在一标准大气压力下，273.2K(绝对温度)下二氧化碳是气体状态，气态二氧化碳密度D=0.081 kg/m3，气态二氧化碳粘度0.020.08mpa.s，液态二氧化碳密度D=0.50.9kg/m3，液态二氧化碳粘度0.050.1mpa.s，但在高压(P15MPa)低温(T40)条件下液态与气态二氧化碳的密度相近D=0.60.8t/m3。2.1.2 二氧化碳与驱油有关的特性（1）二氧化碳的密度随压力的升高而增加，随温度的升高而降低。在许多油藏条件下，二氧化碳的密度与油藏原油相似，视特定的温度、压力
25、或石油组成的不同，二氧化碳的密度可高于或低于油藏原油，但通常高于气顶气。（2）二氧化碳的粘度随压力的升高而增加，随温度的升高而降低。二氧化碳的粘度比油藏原油的粘度要低。（3）二氧化碳的压缩因子随温度的升高而增加，当压力较低时，随压力的升高而降低，而当压力较高时，则随压力的升高而增加。（4）从二氧化碳的P-T相图得到：二氧化碳的蒸汽压曲线始于气-液-固三相点，终于临界点。三相点上，温度为-56.42，压力为0.519Mpa，气-液-固三相呈平衡状态。临界温度为Tcr=304.2K(绝对)=31.2，临界压力为Pcr=7.28MPa时，临界点附近气液两相形成连续的流体相区，它既不同于一般的液相，也
26、不同于一般的气相。因此当温度超过临界温度时，压力对二氧化碳相态几乎不起作用，即在任何压力下二氧化碳均呈现气体状态，因此在地层温度较高的油层中应用二氧化碳驱油，二氧化碳通常是气体状态而与注入压力和地层压力无关。若地层埋深为15002000m，地温为310350K(绝对)，用1020MPa压力向该地层注入二氧化碳的话，它将位于超临界状态。（5）二氧化碳可溶于水，CO2溶于水中形成“碳化水”，结果使水的粘度有所增加，例如，溶解35%质量比浓度时，水的粘度增加2030%。 CO2溶解于水时可形成碳酸，它可以溶解部分胶结物质和岩石，从而提高地层渗透率，注入CO2水溶液后砂岩地层渗透率可提高515%百云岩
27、地层可提高675%。CO2在水中的溶解度随压力升高而增加，随温度的升高而降低。水中的含盐量也会影响二氧化碳的溶解度，含盐量愈高，溶解度愈低。这要求我们在应用二氧化碳水溶液时要考虑地层压力、温度、地层水矿化度的变化。并且，CO2在地层中存在，可使泥岩膨胀减弱。（6）CO2在油中溶解度远高于在水中的溶解度，在油中溶解度高于甲烷在油中溶解度，而且其溶解度与原油分子量成正比的增加，但要注意，CO2容易溶于高含蜡量原油，而不太溶于环烷烃和芳香烃含量高的原油。CO2溶解性随压力的增加而增强，但当压力降低时，又会从原油中脱出。当压力超过“完全混相压力”时，不论油中有多少CO2，油与CO2都将形成单相混合物，
28、即达到无限溶混状态，低粘度原油混相压力低，而重质高粘度原油混相压力高。CO2与原油混相压力还与原油饱和度有关，当原油饱和压力由5MPa提高到9MPa混相压力则可由8MPa提高到12MPa。地层温度也影响混相压力，当地层温度由50上升到100时，混相压力要增加56MPa。二氧化碳溶于原油中，会引起原油膨胀，粘度降低，密度改变，同时降低界面张力。2.2 二氧化碳的驱油方式2.2.1 CO2混相驱混相驱油是在地层高退条件下，油中的轻质烃类分子被CO2提取到气相中来，形成富含烃类的气相和溶解了CO2的原油的液相两种状态。当压力达到足够高时，CO2把原油中的轻质和中间组分提取后，原油溶解沥青、石蜡的能力
29、下降，这些重质成分将会从原油中析出，残留在原地，原油粘度大幅度下降，从而达到混相驱的目的。混相驱油效率很高，条件允许时，可以使排驱剂所到之处的原油百分之百的采出。但要求混相压力很高，组成原油的轻质组含量很高，否则很难实现混相驱油。CO2混相驱一般采用CO2与水交替注入储层的方法，具体注入方法取决于储层的性质，主要有连续注入、简单注入、锥形注入等(图2-1)。图2-1 CO2和水交替注入驱油不同方式示意图实施过程中首先注入CO2，由于连续注CO2驱替油层时宏观波及系数很低，因此注水改变二氧化碳的驱油速度，扩大CO2的波及效率。基本机理是CO2和地层原油在油藏条件下形成稳定的混相带前缘，该前缘作为
30、单相流体移动并有效地把原油驱替到生产井(图2-2)，由于混相，多孔介质中的毛细管力降至为零，理论上可使微观驱替效率达到100%。混相驱要求油藏压力高于或等于CO2与原油完全混相的最低压力(MMP) 通过CO2混相驱，原油采收率比注水方法提高约3040%。图2-2 CO2混相驱技术操作示意图由于受地层破裂压力等条件的限制，混相驱替只适用于API重度比较高的轻质油藏，同时在浅层、深层、致密层、高渗透层、碳酸盐层、砂岩中都有过应用的经验。总结起来，CO2混相驱对开采下而几类油藏具有更重要的意义：(1)水驱效果差的低渗透油藏。(2)水驱完全枯竭的砂岩油藏。(3)接近开采经济极限的深层、轻质油藏。(4)
31、利用CO2重力稳定混相驱开采多盐丘油藏。2.2.2 CO2非混相驱CO2非混相驱的主要采油机理是降低原油的粘度，使原油体积膨胀，减小界而张力，对原油中轻烃汽化和油提。当地层及其中流体的性质决定油藏不能采用混相驱时，利用CO2非混相驱的开采机理，也能达到提高原油采收率的目的，主要应用包括:(1)可用CO2来恢复枯竭油藏的压力。虽然与水相比，恢复压力所用的时间要长得多，但由于油藏中存在的游离气相将分散CO2，使之接触到比混相驱更多的地下原油，从而使波及效率增大。特别是对于低渗透油藏，在不能以经济速度注水或驱替溶剂段塞来提高油藏的压力时，采用注CO2，就可能办到，因为低渗透性油层对注入CO2这类低粘
32、度流体的阻力很小。(2)重力稳定非混相驱替。用于开采高倾角、垂向渗透率高的油藏。(3)重油CO2驱，可以改善重油的流度，从而改善水驱效率。(4)应用CO2驱开采高粘度原油。CO2非混相驱效率次于混相驱，但高于水驱或惰性气驱，一般以重力稳定CO2注入方式生产，将二氧化碳注入到圈闭构造的顶部，使原油向下及构造两边移动，在构造两边的生产井中将原油采出(图2-3)。图2-3 CO2非混相示意图2.2.3 单井非混相CO2“吞吐”开采技术这种单井开采方案通常适用那些在经济上不可能打许多井的小油藏，强烈水驱的块状油藏也可使用。此种二次采油方式最适合那些不能承受油田范围的很大前沿投资的油藏。周期性注入CO2
33、与重油的注蒸汽增产措施相类似，但它不仅限于重油的开采，而且己成功地用于轻油的开采中。虽然增加的采收率并不大，但评价报告一致认为，这些方案确能在CO2耗量相对较低的条件下增加采油量。多数情况下，采用这种技术的井在试验以前均己接近经济极限。这种单井开采技术不依赖于井与井间的流体流动特性，适用范围很广，一般对开采下面几类油藏具有更重要的意义:（1）井间流动性差，其他提高采收率方法不能见效的小型断块油藏。（2）裂缝性油藏、强烈水驱的块状油藏、有底水的油藏等一些特殊油藏。（3）不能承受油田范围的很大前沿投资的油藏。该方法的一般过程是把大量的CO2注入到生产井底，然后关井几个星期，CO2让渗入到油层，然后
34、，重新开井生产。采油机理主要是原油体积膨胀、粘度和原油界面张力降低，以及烃抽提和相对渗透率效应;在倾斜油层中，尽管油井打在不太有利的位置，利用这种技术回采倾斜油层顶部的残余油也是可能的。CO2吞吐增产措施相对来说具有投资低、返本快的特点，能在CO2耗量相对较低的条件下增加采油量，有获得广泛应用的可能性。2.2.4 其他几种CO2驱油方式（1）CO2近混相驱采收率曲线中的转折点不一定表示由不混相状态到动态混相状态的转变，而可能表示是“近似混相的”。CO2近混相驱的特点是，驱替压力低于并保持在MMP附近，注入的CO2与油只是接近混相状态。近混相驱在现场较容易实现，且有较高的驱油效率。有研究表明，大
35、多混相驱项目基本实现的是近混相，但由于近混相驱相关的理论和方法研究尚不成熟，而仍沿用着混相驱评价系统。研究近混相驱驱油机理，确定近混相驱条件，是以后油田设计CO2-EOR开发项目的发展方向。（2）热CO2驱热CO2驱是热力采油和混相驱油的联合应用，其驱油机理是热CO2加热油藏及CO2与原油部分混相。实施过程中，首先要加热CO2，CO2的加热温度取决于油藏温度及原油性质，但必须高于其临界温度（图2-4）热CO2驱广泛适用各种原油和油藏类型，可有效提高驱油效率。目前热CO2注入方法主要有热CO2连续注入，热CO2、水交替注入，热CO2注入后注蒸汽。图2-4 CO2的PT相图（3）碳酸水驱利用CO2
36、溶于水的性质，将CO2和水溶液注入到储油层，水中的CO2在分子扩散作用下与地层油接触并驱油(图2-5)，但此扩散过程较慢，与注入纯CO2相比，采收率较低。计算表明，向油层注入56倍孔隙体积的35%碳酸水，驱油效率增加1015%。该方法通常作为一种辅助性方法使用。图2-5 碳酸水驱工艺示意图（4）CO2泡沫驱CO2泡沫驱是通过加入发泡剂，使得CO2气体在地层中形成泡沫体系，增加其流动阻力，提高波及效率。国外许多经验和研究表明，CO2泡沫驱的性能优于CO2驱，特别是用于非均质油藏效果更加显著。但由于地层中压力很大，泡沫在运移过程中气体向液膜及地层水中的扩散，实际上很难形成理想的泡沫体系。（5）就地
37、生成CO2技术就地生成CO2技术是向地层中注入反应液，反应液为低浓度酸和低浓度表面活性剂及聚合物的混合液，这种混合液能够优先进入高渗透层，在高渗透层中，产生放热化学反应生成CO2。由于开发该项技术在地层中就地产生CO2驱替剂，不需要使用过多的地面设备，不会对设备产生腐蚀，所以具有优先推广优势。2.3 二氧化碳驱油影响因素分析二氧化碳是怎样驱油的呢?将二氧化碳从地下采出来，然后再注入油层，它与油层“亲密接触”后，就产生四种作用。一是降低原油钻度。二是能使原油体积膨胀1040%。这样能让一部分不流动的残余油动起来，抽油机就能让原油“走出”地面了。三是可降低油水界面张力，把钻在岩壁上的原油洗下来，从
38、而提高了采收率。四是能解堵及改善油水钻度比。这样就减弱了“水窜”，减少了无效循环，进而提高了水驱效果。影响CO2驱油效果的因素很多，主要分为储层参数、地层流体性质以及注气方式二大类。其中，储层参数主要包括油藏的非均质性、油层厚度、渗透率性等，流体性质主要包括原油粘度及原油密度等。2.3.1 储层特征影响因素分析(1)渗透率、平面非均质性影响低渗透率可提供充分的混相条件，减少重力分离，渗透率太高容易导致早期气窜，从而造成较低的驱油效率。随着非均质性的增强，采收率变小。因为非均质油藏中，注入的CO2优先进入高渗透层，导致当低渗透层中的原油尚未被完全驱扫时，CO2已从高渗透层突入到生产井中，产生粘性
39、指，从而使驱油效率降低。因此，储层岩石的非均质性越小越好。(2)垂向横向渗透率比值Kv/ Kh的影响随着Kv/ Kh的增大，采收率有所下降。随着纵横向渗透率比值的增大，浮力的作用加剧，层间矛盾更加突出。2.3.2 流体性质影响因素分析(1)浮力、重力影响因素在油藏中由于密度差引起溶剂超覆原油而产生流动。二氧化碳气体在驱替前缘向油藏上部移动，在上部与油形成混相，驱替效率较高。在油藏下部，驱替效率明显比上部低。随着原油密度的增大，其采收率减小，变小的主要原因为由于油气密度差越大，浮力作用越明显，二氧化碳气体越容易沿着油层的顶部流动，气体突破的时间就越短，大大降低了二氧化碳气体的体积波及系数，导致采
40、收率下降。(2)扩散、弥散作用混相流体的混合作用有分子扩散、微观对流弥散、宏观弥散二种机理。随着横向扩散系数的增大，其采收率也在增大，变大的主要原因为考虑了扩散的影响，二氧化碳气体分子扩散作用、对流弥散作用延迟二氧化碳的突破时间。使二氧化碳向周围迁移，减缓了二氧化碳向生产井的推进，提高了波及系数，因而可获得较高的采收率；在不考虑分子扩散作用情况下，二氧化碳向生产井推进较快，波及效率较低，从而使二氧化碳较早突破，生产井二氧化碳的含量很快上升，所获得的采收率偏低。2.4 矿场注CO2工艺2.4.1 注CO2工艺实施CO2驱的油藏有一定的筛选标准，下表是国外注二氧化碳提高采收率的应用标准。表2-1
41、CO2驱提高采收率应用标准特殊筛选参数CO2混相CO2非混相油层条件下的粘度，mpa.s12100-1000密度g/cm30.881-0.9被驱替油区中剩余油百分数（提高采收率前），%PV2550石油聚集丰度。m3/m34.01037.8103孔隙度/饱和度0.040.08深度，m900690温度，非关键系数非关键系数原始油层压力，兆帕（绝压）10.36.9油层有效厚度，m非关键系数非关键系数渗透率，非关键系数非关键系数穿透能力（k/h/u）非关键系数非关键系数油层的一般参数最好是薄产油层最好是高倾斜层最好是均质地层无自然水驱水平油层中低的垂向渗透无大气顶最好是天然CO2无大裂缝(1)连续注CO2气体。(2)注碳酸水。(3)CO2气体或液体段塞后紧跟着注水。(4)CO2气体或液体段塞后交替注水和二氧化碳气体(WAG)。(5)同时注入二氧化碳气体和水。以上工艺中，WAG方法是日前最经济可行的CO2驱工艺，但它不适合低渗透砂岩，因为在低渗透砂岩中，水的流度很低，变换注入方式可能会严重降低注入速度。2.4.2 CO2驱油过程中容易遇到一
