鄭洲，馬靜，李根，齊夢(mèng)(哈爾濱石油學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150000)

0 引言

目前我國(guó)石油資源在開(kāi)采中出現(xiàn)開(kāi)采困難等問(wèn)題，為了保證開(kāi)采效果，很多油田都在積極進(jìn)行技術(shù)升級(jí)。二氧化碳驅(qū)油技術(shù)就是一種應(yīng)用較為普遍的油藏開(kāi)采技術(shù)，在未來(lái)油田開(kāi)發(fā)中具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

1 二氧化碳驅(qū)油技術(shù)現(xiàn)狀

二氧化碳驅(qū)油技術(shù)在國(guó)外已應(yīng)用多年，已經(jīng)形成較為成熟的采油技術(shù)。二氧化碳驅(qū)油使得油田的采收率得到較高的保障，也是對(duì)油田儲(chǔ)量進(jìn)行有效動(dòng)用的技術(shù)內(nèi)容之一。從20世紀(jì)90年代，我國(guó)開(kāi)始對(duì)二氧化碳驅(qū)油技術(shù)進(jìn)行研發(fā)和試應(yīng)用過(guò)程。勝利油田從2008年開(kāi)始在不同的低滲油藏進(jìn)行了二氧化碳驅(qū)礦場(chǎng)的試驗(yàn)，二氧化碳總注入量達(dá)到41萬(wàn)噸，其中某油藏注入32萬(wàn)噸二氧化碳，換油率達(dá)到0.27，采出程度達(dá)到15.7%，采收率超過(guò)了25%。與傳統(tǒng)的油氣開(kāi)發(fā)技術(shù)相比較，二氧化碳驅(qū)油過(guò)程對(duì)于設(shè)備要求以及安全防護(hù)等要求更高。因此，通過(guò)對(duì)二氧化碳驅(qū)油過(guò)程進(jìn)行成本核算，總體成本高于普通油氣開(kāi)發(fā)成本。

除此之外，還有回收回注相關(guān)設(shè)備以及回注回收產(chǎn)生的安全風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重的還可能誘發(fā)地震等安全后果非常嚴(yán)重的事故。對(duì)環(huán)境的安全風(fēng)險(xiǎn)主要體現(xiàn)在二氧化碳泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。如果二氧化碳泄漏就會(huì)對(duì)周邊的土壤造成破壞，導(dǎo)致土壤的生態(tài)平衡出現(xiàn)問(wèn)題，還可能對(duì)地下水產(chǎn)生一定的危害。另外，我國(guó)本身缺乏較為完善的全流程監(jiān)管體系，無(wú)法將規(guī)?；趸简?qū)油的全部環(huán)節(jié)覆蓋監(jiān)管，使得安全風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題較為嚴(yán)重；加之缺乏政策上的相關(guān)規(guī)定，也沒(méi)有形成相應(yīng)的法律保障；且對(duì)于整個(gè)流程各環(huán)節(jié)上的穩(wěn)定運(yùn)行缺乏成熟的經(jīng)驗(yàn)等等，使得該技術(shù)的推進(jìn)不能得到有效保障[1]。

2 二氧化碳驅(qū)油發(fā)展?jié)摿?/h2>

結(jié)合國(guó)內(nèi)外二氧化碳驅(qū)油技術(shù)的現(xiàn)實(shí)情況可以得知，二氧化碳驅(qū)油是當(dāng)前低滲油藏開(kāi)采過(guò)程中效率較高的油田開(kāi)發(fā)模式。該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)單一油井常規(guī)技術(shù)的2倍產(chǎn)量，采收率能夠超過(guò)10%以上。當(dāng)前低滲油藏的二氧化碳驅(qū)油技術(shù)的有效推廣對(duì)我國(guó)油氣勘探開(kāi)發(fā)、實(shí)施可持續(xù)發(fā)展具有現(xiàn)實(shí)意義，對(duì)我國(guó)的資源開(kāi)發(fā)和能源保障工作有著積極的幫助作用[2]。

當(dāng)前我國(guó)的二氧化碳驅(qū)油技術(shù)主要應(yīng)用在低滲油藏油田的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，該技術(shù)能夠提高低滲油藏的采收率，并且對(duì)特別低滲油藏的開(kāi)采也有著積極的意義。通過(guò)對(duì)我國(guó)已探明的低滲油藏儲(chǔ)量可知，我國(guó)低滲透石油儲(chǔ)量豐富，已探明儲(chǔ)量達(dá)150億噸。通過(guò)對(duì)低滲油藏的延伸研究可以發(fā)現(xiàn)，二氧化碳驅(qū)油保守估計(jì)產(chǎn)量大約為48億噸，最大值能夠達(dá)到100億噸。按照增油率公式計(jì)算，最多可以增加產(chǎn)量高達(dá)40億噸。當(dāng)前我國(guó)正在推進(jìn)實(shí)施“一帶一路”倡議，涉及的各個(gè)國(guó)家的油氣儲(chǔ)量豐富，可達(dá)2 000億噸，其中已探明的能夠進(jìn)行開(kāi)發(fā)的石油儲(chǔ)量可達(dá)300多億噸，分別占全球儲(chǔ)量的66%和30%，相關(guān)天然氣的儲(chǔ)量也同樣占據(jù)了全球的65%和46%。經(jīng)測(cè)算，在“一帶一路”倡議中，綜合權(quán)益油氣量可達(dá)5 000億噸和200億立方米。由此可見(jiàn)，為了迎接這個(gè)龐大的市場(chǎng)，我國(guó)需要在二氧化碳驅(qū)油技術(shù)上繼續(xù)投入更多的力量，力求能適應(yīng)這種巨大的挑戰(zhàn)[3]。

3 二氧化碳驅(qū)油技術(shù)的研究方向

經(jīng)過(guò)幾十年對(duì)二氧化碳驅(qū)油技術(shù)的研究以及發(fā)展，當(dāng)前我國(guó)的二氧化碳驅(qū)油技術(shù)已經(jīng)能夠在大多數(shù)情況滿足試驗(yàn)要求。隨著二氧化碳驅(qū)油試驗(yàn)規(guī)模的逐漸擴(kuò)大，其中隱含的問(wèn)題也逐漸浮現(xiàn)出來(lái)。

3.1 注汽井油管和套管的脆斷

當(dāng)前我國(guó)的不少二氧化碳驅(qū)油試驗(yàn)設(shè)備上都出現(xiàn)了不同程度的套管脆斷現(xiàn)象，這使得注汽井的功能失效，無(wú)法完成整個(gè)驅(qū)油流程。經(jīng)對(duì)套管脆斷現(xiàn)象進(jìn)行多種方法、多種角度的測(cè)試和分析之后，總結(jié)出產(chǎn)生脆斷的原因是：在二氧化碳低溫注入的過(guò)程中，套管和油管因低溫呈現(xiàn)出脆性，因?yàn)樘坠艿膬?nèi)部應(yīng)力較為集中，發(fā)生了脆裂的情況。通過(guò)對(duì)脆裂位置的金屬分析可以發(fā)現(xiàn)，斷裂是因?yàn)镠2S引發(fā)的應(yīng)力腐蝕造成的。但這只是普遍的一種研究結(jié)果，并沒(méi)有形成定論，因此對(duì)于脆斷形成的原因還有待進(jìn)一步研究。

3.2 老井古井水泥的失效

當(dāng)前我國(guó)的二氧化碳驅(qū)油試驗(yàn)井多為在采油井或者注水井進(jìn)行改造后的驅(qū)油系統(tǒng)。因原井沒(méi)有考慮到二氧化碳帶來(lái)的相關(guān)影響，因此導(dǎo)致了二氧化碳和原井中的化學(xué)元素產(chǎn)生了化學(xué)反應(yīng)。這種反應(yīng)破壞了原井的力學(xué)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致井內(nèi)的主要水泥結(jié)構(gòu)的抗壓性遭到了破壞，滲透率快速提升。結(jié)果就是二氧化碳不能夠有效聚積，進(jìn)入了其他層位。針對(duì)這種情況應(yīng)當(dāng)停止注入二氧化碳，檢查水泥力學(xué)特性的失效情況，防止出現(xiàn)安全事故[4]。

3.3 分層注氣工藝

當(dāng)前我國(guó)二氧化碳驅(qū)油注汽井大多采用籠統(tǒng)注氣的方式實(shí)現(xiàn)注氣，為保障二氧化碳因?yàn)閮?chǔ)層的不均勻出現(xiàn)無(wú)法聚集竄氣的情況，要在注氣的過(guò)程中采用分層注氣的方式。但因?yàn)槎趸嫉奶厥庑再|(zhì)，當(dāng)前采用的流量計(jì)無(wú)法滿足二氧化碳的測(cè)試環(huán)境，因此需要研發(fā)適合我國(guó)油田情況的流量計(jì)進(jìn)行改善。

3.4 采油工作制度的優(yōu)化

采油井的工作制度是采油技術(shù)之外出現(xiàn)的新問(wèn)題。當(dāng)前有較多的油田研究工作者對(duì)于采油井的工作制度提出了不同的見(jiàn)解。在對(duì)二氧化碳驅(qū)油過(guò)程中的油氣產(chǎn)量進(jìn)行跟蹤分析后發(fā)現(xiàn)，二氧化碳驅(qū)油技術(shù)的油氣產(chǎn)量與低滲油藏和高滲油藏沒(méi)有直接的聯(lián)系，油氣產(chǎn)量有周期性變化的趨勢(shì)，因此對(duì)采油井工作制度的研究仍是較為重要的課題[5]。

4 發(fā)展建議

對(duì)于我國(guó)的氣驅(qū)油研究來(lái)說(shuō)，總體比其他工業(yè)行業(yè)的研究要早，但受限于氣藏以及相關(guān)配套設(shè)施的阻礙，這項(xiàng)工作的實(shí)際研究成果并不顯著。通過(guò)近年來(lái)針對(duì)二氧化碳驅(qū)油的研究和應(yīng)用，該技術(shù)被證明不僅符合我國(guó)的油氣井采集狀況，而且已經(jīng)有了應(yīng)用程度較高的研究成果，是一項(xiàng)比較成熟的自主研發(fā)技術(shù)，已經(jīng)具備可以進(jìn)行大規(guī)模推廣應(yīng)用的階段。目前在大規(guī)模推廣二氧化碳驅(qū)油技術(shù)之前仍然亟待解決的問(wèn)題如下：

我國(guó)陸相沉積油藏的地質(zhì)情況較差，不僅砂體連續(xù)性差而且儲(chǔ)量的品相不高，混相壓力不好控制，這導(dǎo)致在注氣的過(guò)程中氣竄現(xiàn)象較為嚴(yán)重，因此需要進(jìn)一步解決這些問(wèn)題；我國(guó)的注氣試驗(yàn)規(guī)模類型仍然不夠豐富，對(duì)注氣的規(guī)律掌握仍然不夠全面，應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步尋找科學(xué)的適應(yīng)性以及加強(qiáng)試驗(yàn)；相關(guān)配套措施和設(shè)備仍然不完善，例如：動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)等需要進(jìn)一步研究和測(cè)試；要進(jìn)行規(guī)?；亩趸简?qū)油需要較為穩(wěn)定的氣源，我國(guó)的氣源供應(yīng)仍然缺乏穩(wěn)定性；與二氧化碳驅(qū)油技術(shù)相關(guān)的法律法規(guī)仍然不健全。

針對(duì)這些情況，提出以下解決措施：

(1)推動(dòng)注氣技術(shù)的發(fā)展與行業(yè)認(rèn)識(shí)，通過(guò)大型企業(yè)開(kāi)展注氣技術(shù)的應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)較強(qiáng)的帶頭作用，帶動(dòng)各類型企業(yè)進(jìn)行試驗(yàn)以及小規(guī)模應(yīng)用；

(3)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行不同氣驅(qū)技術(shù)的理論結(jié)合實(shí)際的研究，找到適用于各類不同油藏的驅(qū)油方案，完善如二氧化碳驅(qū)油技術(shù)并在工業(yè)領(lǐng)域大力推動(dòng)試驗(yàn)和應(yīng)用。

(4)應(yīng)盡快建立健全關(guān)于氣驅(qū)相關(guān)技術(shù)的立法工作，從政策上給予這類能夠有效提高我國(guó)能源產(chǎn)量的技術(shù)以政策上的保證以及法律上約束，促進(jìn)我國(guó)油氣行業(yè)的健康發(fā)展。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，未來(lái)二氧化碳驅(qū)油技術(shù)還會(huì)在設(shè)備與管理制度不斷完善的基礎(chǔ)上得到進(jìn)一步發(fā)展，尤其在防腐裝置與二氧化碳封存技術(shù)方面還有較大的發(fā)展空間，會(huì)給我國(guó)未來(lái)的油田生產(chǎn)提供更加優(yōu)良的技術(shù)支持。