气驱二氧化碳、天然气、空气、氮气全面开花

  [中国石化报2024-05-27]
  袁士义说，对于大量难以有效注水开发的特低渗、致密油藏，注气可以形成有效的驱替体系；对于已开发老油田，二氧化碳混相驱潜力巨大，与CCUS（二氧化碳捕集、利用与封存）结合可收到二氧化碳驱油与封存等多重功效；对于具有一定倾角的油层，注气稳定重力驱提高采收率效果显著。近年来，我国气驱技术取得了显著进步，二氧化碳驱、天然气驱、空气驱、氮气驱矿场试验均取得新进展，目前气驱年产油已达百万吨，预期未来10年注气采油将达到年产千万吨规模。
  二氧化碳驱及CCUS技术发展迅速，目前我国二氧化碳年注入规模在200万吨以上、年产油70万吨以上，形成了混相、近混相、非混相驱油技术系列，正在建设若干个千万吨级CCUS基地，将为实现“双碳”目标和原油增产作出重要贡献。下一步，需要持续完善技术标准体系，加强油藏适应性研究和更大幅度提高采收率体系优化及调控工艺技术研发完善与应用，建立捕集-运输-驱油-封存产业链，推动形成大规模CCUS新产业。
  程杰成介绍，国外二氧化碳和天然气混相驱技术成熟，早已实现工业应用，提高采收率8~30个百分点。气驱技术适用于不同渗透率的油藏，特别对于低渗透油藏具有显著优势。进入21世纪，我国聚焦低/特低渗透储层高效开发，气驱技术取得长足进步，创新发展了非完全混相驱油理论，二氧化碳驱试验提高采收率10~25个百分点、烃气重力驱试验提高采收率25个百分点以上、空气泡沫驱试验提高采收率10个百分点以上。
  下一步，气驱技术的攻关方向是立足低渗透、超低渗、非常规油藏三类开发对象，重点推广CCUS技术，加强空气驱、天然气驱试验攻关，尽早实现不同气驱技术定型，实现气驱年产量达到1000万吨，采收率提高14~25个百分点。
  二氧化碳捕集、驱油与封存技术
  中国工程院院士李阳介绍，中国石化建成百公里百万吨级超临界压力长输管道，将浓度99%以上密相二氧化碳输送至15座注入站，通过“首台（套）”高压密相注入泵注入地层，实现高压混相、连续自喷，并在采出端建立两座集中处理站，对采出液进行脱碳处理，对产出气中的二氧化碳进行回注，首次实现石油石化行业二氧化碳工业化全流程密闭利用封存。
  中国石化建立了二氧化碳高压混相驱油与封存理论技术，破解了“轻烃含量低混相难、非均质性强易气窜”的技术难题，示范区平均地层压力已提高10.1兆帕，恢复至32兆帕，整体实现高压混相。预计15年累计增油300万吨，采收率提高11.6个百分点，达到24.1%。
  中国石化还攻克了采出液中二氧化碳分压高、含水率随区域变化大、集输半径较小的难题，建立了产出气回收回注模式，实现二氧化碳循环利用，确保“油不落地，气不上天，水不外排”，采出液实现全程密闭集输处理，二氧化碳理论封存率达到100%。
  建立了空-天-地-井四位一体环境监测系统，创建不同安全等级区域、不同开发阶段监测布点优化方法，实现优化布点与动态监测同步。完成监测点位布设504个，获取了注入井、油井、管线等周边大气、土壤气、浅层地下水环境监测值9000多个，对比背景值监测结果均无异常。
  整个示范区截至目前累计注入封存二氧化碳130.3万吨；2024年预计产油14万吨，未来年产油量将逐年增加；将率先实现CCUS项目产业化运营，具有良好的经济效益和发展前景。
  微纳米气泡驱
  微纳米气泡是以水为连续相、气为分散相的均匀稳定体系，以分散的形态进入不同形状、大小的微小孔隙内，微气泡本身也随之不断发生形变，发挥气体弹性能量微观驱油作用，携带剩余油和改变渗流方向，最终提高采收率。
  2020年，在长庆油田开展一期4注19采试验，中心井日产油由0.2吨升至最高1.5吨，含水率由92.3%降至最低73.2%，试验井组自然递减率由10.5%降至6%，含水上升率由1.8%下降至-0.5%，试验区阶段累计增油超万吨，正在开展16注68采试验。
  微纳米气泡驱技术用于低渗油藏比水驱提高采收率8~20个百分点，前景广阔。该技术工艺流程简单、不添加化学剂、持续见效周期长，实施成本低；采用纯物理方法发泡，成分仅有气体和水，绿色环保；与其他技术兼容性好，可采用二氧化碳、氮气、烃类气、烟道气及各类改性水。下一步，要加强气泡稳定性及注入工艺与参数优化研究，尽可能提高采收率。
  二氧化碳混相驱新机理认识
  中国石油研究发现，陆相原油富含的碳1~碳15组分也具有与二氧化碳较强的传质与混相能力，国外认为仅碳2~碳6组分起作用，这大幅提高了陆相沉积油藏二氧化碳混相驱的潜力。
  研究揭示了原油与二氧化碳互溶后环状和带支链烃类组分对原油膨胀贡献更大，明确了大PV（孔隙体积）循环注二氧化碳可更大幅度提高采收率的技术方向，揭示了气驱动用微观孔喉机理，基质岩芯持续注气可有效动用0.1微米以下微小孔隙，微裂缝岩芯持续注气可有效动用0.1~1微米小孔隙。
  中国石化研究发现，通过大幅增加油藏压力，可以提高中重组分的混相能力；打造高压驱动体系，可以增大小孔隙中的原油动用程度；控制前缘压力、做到均衡驱替、消减气窜影响，可以大幅度提高采收率和封存率。
  多介质辅助扩大二氧化碳波及体积方法
  控制气窜、扩大波及体积是陆相非均质油藏二氧化碳驱油规模应用面临的突出问题之一，利用多维度二氧化碳调驱体系评价方法，根据强化WAG（气水交替）多相耦合、孔喉匹配、逐级扩大的二氧化碳波及体积新机理，研制出酸增稠、耐酸泡沫和原位乳化等三种强化WAG化学剂体系，室内试验评价在水驱和二氧化碳驱基础上可再提高驱油效率12.76个百分点。
  目前，正在吉林油田黑125区块开展泡沫强化WAG调驱试注试验，已初步见到明显的效果。泡沫强化WAG可显著降低气油比、抑制气窜能力，具有大幅提高二氧化碳驱油效率的潜力。
  顶部注天然气稳定重力驱
  顶部注天然气稳定重力驱包括组分传质混相提高驱油效率、重力分异扩大波及体积等，与常规水驱油、气驱油相比，可以更大幅度提高原油采收率。
  塔里木油田形成了天然气顶部重力驱配套技术，同时将天然气顶部重力驱与储气库建设结合，实现了驱油和天然气调峰保供双重功能。矿场试验表明，原油产量提高了3倍，中心井组提高采收率近30个百分点，已累计注气7.6亿立方米、产油114万吨、储气5.1亿立方米，天然气调峰保供能力超过100万立方米/日，成效显著。
  缝洞型油藏注氮气开发
  塔河油田是我国第一个古生界海相亿吨级大油田，油藏类型为岩溶缝洞型油藏，具有埋藏深、非均质性强、流动规律复杂、高温高盐的特点。
  中国石化在精细刻画缝洞储集体的基础上，通过建模数模一体化剩余油定量表征，形成了构建空间结构井网、注氮气提高采收率等技术，典型单元采收率提高8个百分点以上。该技术覆盖地质储量超5亿吨，2023年增油107万吨。