二氧化碳封存及提高石油采收率研究范文

摘要：本文主要探讨了二氧化碳封存及提高石油采收率的问题，从技术原理、技术优势、技术风险和挑战等角度对二氧化碳封存及提高石油采收率做出了详尽的研究，最后提出了几点建议。

关键词：二氧化碳；石油采收率

二十一世纪，工业体系对能源的需求越来越大，不但向空气中排放了大量的二氧化碳，还给石油开采带来了巨大的压力，目前虽然有不少新能源开始出现和应用，但是其产量有限，以石油为首的化石能源依然是主要能源。因此，当前的重要任务是提高石油产量的同时减少空气中的CO2含量，二氧化碳封存及提高石油采收率正是这样一种可以一举两得的方法。

1二氧化碳封存及提高石油采收率的原理

1.1二氧化碳封存CO2封存就是把捕获的CO2注入地下岩层，注入地点常常处于板块内部或者稳定板块的边缘，这样的地质环境相对稳定，地层不会受到挤压，抬升和剥蚀，发生断裂的可能性微乎其微，因此是比较安全的，CO2不容易受高温高盐的影响，能够在地层中安全封存长达几百万年。而生产石油和天然气的油气藏，都是封闭条件良好的地下空间，是封存CO2的首选环境。

1.2二氧化碳提高石油采收率二氧化碳提高石油采收率的技术简称EOR技术。石油采收率简单说来就是采收上来的石油占油藏中总储量的比例。在传统注水法采油结束时，许多原油会因为毛细作用而残留在岩石缝隙中，无法向生产井流动，用水和烃类气体都无法产生足够大的驱动力将岩石缝隙中的原油挤出来，造成石油资源浪费。而CO2能够改善原油和水的流速比，增强地层的渗透性，解除一部分油层污染，还能萃取和汽化原油中的轻烃气体，和油相混溶成均匀的一相。岩石缝隙中残留的原油体积膨胀，粘度下降，就能顺利地向生产井流动。用这样的办法能够将之前无法提取出的原油成功采收，提高了石油的采收率。[1]

2二氧化碳封存及提高石油采收率的优势

2.1有效减少了大气中的CO2含量CO2本是自然界的碳循环中的一部分，但是由于人类大量使用石油、煤炭等化石能源，导致大气中的CO2含量超过了碳循环的承受能力，所以有大量的CO2被滞留在大气中，引发温室效应，所以减少大气中CO2含量成为当务之急。通常来说有以下三种方法，一是减少内燃机中化石能源的使用；二是采用核能、太阳能、风能、水能等绿色能源代替化石能源发电；三是限制工厂向大气中排放CO2。这三种办法都各有缺点而不能取得明显效果。CO2封存技术采集工厂产生的CO2注入油气藏，能够有效的减少继续向大气中排放的CO2量，能够缓解温室效应。

2.2提高石油的采收率用注入CO2的办法，将原本只能长埋地下的原油开采出来，使得一块油田中能够被开采的原油量增加，提高了石油的采收率。目前我国的一些老油田经过长年开采，用常规办法已经达到了开采极限，尤其是一些渗透性低、井网不完善的小断块油田，如果不使用EOR技术，这些油田就会被废弃，残留的石油资源就被浪费了。经过石油开采实践证明，用常规方法开采后再用CO2驱动，石油采集率能够提高4%到12%。[2]

3二氧化碳封存及提高石油采收率的风险和挑战

3.1二氧化碳泄露风险CO2封存的根本目的是将CO2永久地封存于地下，其收益是巨大的，但是也面临着很大的风险，首当其冲的就是CO2泄露风险。封存于地下的CO2可能会沿着注入井、废弃井、岩石断层裂缝泄露出来。而一般封存的CO2量是十分巨大的，一旦发生大规模的CO2泄露事件，区域大气中的CO2含量就会激增，一旦超过3%，就会对人体造成危害；如果超过10%，就会造成人和动物的迅速死亡；当达到20%时，连以CO2为养料的植物也会受到伤害。CO2还会使区域气候发生显著变化，甚至蔓延到全世界，造成全球性的气候灾害。

3.2二氧化碳提高石油采收率的风险CO2提高石油采收率的风险主要来自于具体的实施过程。CO2首先要经过气体的收集、净化、干燥和液化，在此过程中CO2储存罐和用于液化的氨气罐可能发生泄露或爆炸，使工作人员窒息或中毒；CO2液体注入油田时可能由于压力失控导致CO2喷出伤及工作人员；CO2注入后可能会引发气体流窜，对油藏的本身造成危害；在原油被开采出来的集输过程中，混在其中的CO2会对油气田管道和设备造成腐蚀，出现油管断裂、套管破裂，引发原油泄露、燃爆，对周围的水、空气、突然和工作人员造成危害，我国江苏就曾经发生过腐蚀问题导致EOR技术工程停止的事故。[3]

3.3我国油藏本身复杂性的挑战在美国，CO2混相驱已成为提高原油采收率的重要手段，这其中有很大一部分原因是因为美国的油藏情况相对简单，采用EOR技术的条件相对比较好。我国油藏层间的非均质性严重，同一油藏层间的渗透率差异巨大，一些低渗透油藏中还有天然裂缝，注入CO2后极易引起气体流窜，给施工带来难题。另外，更主要的困难来自于我国油藏中原油的蜡、沥青质和胶质含量高，整体黏度大，凝固点高，对于EOR技术的混相剂要求比较高。

4对于二氧化碳封存及提高石油采收率的实施建议

4.1科学实现寻找适应的混相剂EOR技术的实现最终目的就是能够使地下油藏中的原油能够最大程度的被CO2驱替，这久需要注入的混相剂能够提供足够大的压力。目前地下油藏的一般压力为25MPa，也就是说EOR技术需要的最小混相压力必须小于25MPa，才能保证应用EOR技术能够最大化的驱替原油。采取的实验为“细管实验”。实验选取两种混相剂，M1为99.99%纯度的CO2，M2为5%孔隙体积的液化石油气段塞，再连续注入CO2。其他条件相同，测试两种混相剂在不同压力下的原油采收率，经过数据收集比对，最终得到两种混相剂收率与驱替压力的关系曲线：由关系曲线可知，M1在30MPa压力下采收率仍然没有达到90%，这久意味着在25MPa的地层压力下，无法最大程度上驱替原油，油藏注入CO2后剩余的原油将更难提取利用，因此不是理想的混相剂。M2在压力达到23.2MPa时，其原油采收率已经达到了90%，这意味着M2在地层25MPa的压力下能够达到90%以上的采收率。因此比较理想的混相剂是M2，即5%孔隙体积的液化石油气段塞,再连续注入CO2。

4.2取得外部支持EOR技术面临的风险和挑战中并不能成为停止研究的理由。国家应给予支持，将CO2封存技术纳入国家科技发展规划中进行重点突破，选取条件良好的油田进行EOR技术实践，同时要注重博采众长学习国外的优秀技术经验，以求能够攻克EOR技术。

5结语

EOR技术不但可以提高石油采收率，还能将CO2埋存在油藏中，既实现了经济效益，又能缓解全球变暖，是利国利民的先进技术。应集中科技力量，促进EOR技术的完善和应用。

参考文献：

[1]毛昭均.二氧化碳采油一石二鸟[J].中国石油石化,2007(17):48-49.

[2]侯锐,师庆三,刘熠,库利孜娜,杨文慧.浅谈二氧化碳封存及提高石油采收率的探讨与研究[J].化工管理,2015(35):160.

[3]董凌辰.CO_2驱吸气剖面监测技术研究与应用[J].江汉石油职工大学学报,2015,28(06):12-15.

作者：陈颖 赵田红 单位：西南石油大学