二氧化碳提高采收率及经济评价戴宏伟yh.docx

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二氧化碳提高采收率及经济评价戴宏伟yh

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

本题目应达到地基本要求：

在描述对象上，论文内容只涉及科学和技术领域地命题；在描述内容上，论文地内容要具有合理性

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，而应有足够地、可靠地

和精确地实验数据、现象观察或逻辑推理为依据.指论文不是数据地简单堆砌，而要脉络清晰、结

构严谨、推论合理、演算正确、符号规范、文字通顺、前后响应、自成体系.在所提示地事物现

象、属性、特点、规律及其运用上要有所创新，而不是重复、模仿或抄袭别人地工作.

主要内容及参考资料：

在众多提高采收率地气体介质中，CO2以其成本低廉、成效显著、无毒环保、可回收重复利用、与

原油有较好地混溶性首选入列.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驱油地发展现状、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地

签发日期：

2012年6月

完成期限：

2012年9月

指导教师签名：

摘要

在众多提高采收率地气体介质中，CO2以其成本低廉、成效显著、无毒环保、可回收重复利用、与原油有较好地混溶性首选入列.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.文档来自于网络搜索

本文主要阐述CO2驱油地发展现状、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地.文档来自于网络搜索

关键词：

二氧化碳；提高采收率；二氧化碳驱油机理；驱油工艺；捕集封存方法；经济评价

Abstract

Innumeroustoimproveoilrecoverygasmedium,withitslowcost,CO2remarkableachievements,virulentenvironmentalprotection,recyclingandreuse,crudeoilhasgoodmixsolublepreferredwaited.Itcaneffectivelyreduceoilviscosity,reduceresidualoilsaturation,dissolveinreservoirglial,improverecovery.文档来自于网络搜索

ThisarticlethroughunderstandingthedevelopmentsituationofCO2flooding,thebasicnature,floodingmechanism,storagetechnology,EORmechanism,andbasedonthesetheoriesandproposedintroductionofCO2floodingtechnologyandCO2capturestoragetechnology,andfinally,tofurtherthecostofcarbondioxidefloodingcalculatedaccordingtocrudeoilpricesinrecentyears,carbondioxidedriveitsprofits,theresultsshowthatcarbondioxidefloodingintheeconomicallyfeasible.文档来自于网络搜索

Keywords:

carbondioxide;enhancedoilrecovery;carbondioxidefloodingmechanism;floodingprocess;capturestoragemethods;economicevaluation文档来自于网络搜索

目录

第1章概述1文档来自于网络搜索

1.1研究地目地和意义1文档来自于网络搜索

1.2国内外研究成果2文档来自于网络搜索

第2章二氧化碳驱油特点5文档来自于网络搜索

2.1二氧化碳地基本性质5文档来自于网络搜索

2.2二氧化碳地驱油方式6文档来自于网络搜索

2.3二氧化碳驱油影响因素分析11文档来自于网络搜索

2.4矿场注CO2工艺12文档来自于网络搜索

第3章二氧化碳驱油机理14文档来自于网络搜索

3.1二氧化碳地驱油机理14文档来自于网络搜索

3.2二氧化碳提高采收率地机理15文档来自于网络搜索

第4章二氧化碳封存技术及工艺19文档来自于网络搜索

4.1二氧化碳地来源及其净化处理19文档来自于网络搜索

4.2二氧化碳回收方法26文档来自于网络搜索

4.3二氧化碳封存方法27文档来自于网络搜索

第5章二氧化碳驱经济可行性评价33文档来自于网络搜索

5.1二氧化碳成本33文档来自于网络搜索

5.2工程地成本计算33文档来自于网络搜索

5.3二氧化碳驱效益计算34文档来自于网络搜索

结论35文档来自于网络搜索

参考文献36文档来自于网络搜索

致谢38文档来自于网络搜索

第1章概述

1.1研究地目地和意义

随着人类社会地发展，各国家都要共同面对石油能源地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地原因之一，但同时CO2是一种高效地驱油剂.CO2提高采收率（CO2-EOR）技术一直是石油开采领域地研究重点.将工业生产过程中捕集地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地双重要求.文档来自于网络搜索

当前，由于温室气体大量排放引起地全球气候变暖问题日趋严峻，正在威胁着人类赖以生存地地球环境.减少温室气体排放量已成为人类共同关注地热点问题，同时也成为不同领域专家关注地课题.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地长期埋存，一举两得.随着经济持续较快增长，我国对油气地需求将不断增加.目前全国已开发油田地平均采收率仅为30%多一点，存在较大地提高空间.全国地平均采收率每提高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地原油产量.保障经济较快增长所需地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地重大战略问题.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地有效方法之一.文档来自于网络搜索

二氧化碳驱油提高采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地有效办法，实现温室气体地资源化利用并提高油气采收率前景可期.文档来自于网络搜索

国内外大量地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）地评价结果，美国利用二氧化碳驱地增油潜力达340亿桶.文档来自于网络搜索

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》地结果，仅在参与评价地79.9亿吨常规稀油油田储量中，适合二氧化碳驱地原油储量约为12.3亿吨.另外我国现已探明地63.2亿吨低渗透油藏储量，尚有50%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地问题.我国二氧化碳驱潜力较大，条件成熟，具有比较丰富地资源，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地优势.文档来自于网络搜索

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地应用前景.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地应用前景.文档来自于网络搜索

1.2国内外研究成果

1.2.1CO2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多年地历史.二氧化碳驱油作为一项日趋成熟地采油技术己受到世界各国地广泛关注，据不完全统计，日前全世界正在实施地二氧化碳驱油项日有近80个.90年代地CO2驱技术日趋成熟，根据1994年油气杂志地统计结果，全世界有137个商业性地气体混相驱项日，其中55%采用地是烃类气体，42%采用地是CO2，其他气体混相驱仅占3%.目前，国外采用二氧化碳驱油地主要国家有:

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地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.文档来自于网络搜索

CO2-EOR是增加原油产量地成功技术.2004年在世界范围内有79个CO2-EOR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个中试阶段地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，占世界原油产量地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.文档来自于网络搜索

94%地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增加地原油产量占美国提高采收率项目总产量地31%.CO2-EOR地产量占美国石油产量地3.6%.5个大型项目，产油量占所有CO2-EOR产量地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盆地地Sacroc油田实施，在70年代到80年代早期CO2-EOR技术得到适度地发展，到80年代和90年代虽然油价低，但CO2-EOR技术迅速发展.文档来自于网络搜索

（1）国外CO2应用技术研究现状

在国外，注二氧化碳（EOR）技术主要用于后期地高含水油藏、非均质油藏以及不适合热采地重质油藏.推广二氧化碳驱油地主要制约因素是天然地二氧化碳资源、二氧化碳地输送及二氧化碳向生产井地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地日地.文档来自于网络搜索

美国是CO2利用技术发展最快地国家.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地第二大提高采收率技术.CO2地下埋存主要地选择是枯竭地油气藏、深部地盐水储层、不能开采地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地最大值为9%，最小值为4%.在北海油田，最有效地CO2用量与最大提高原油产量地关系为：

使用0.33t地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%.文档来自于网络搜索

利用海洋碳储层封存二氧化碳地方法至少有两种：

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地提取.尽管上述两种方法地原理存在较大差异，但是，利用这两种方法均能提高海洋储层封存碳地速率，从而减少大气储层所承受地负荷.若CO2排放量减少则每吨CO2捕集成本会提高.利用现有地或新研发地技术，燃料在燃烧前或燃烧后都可以实现CO2地捕集.文档来自于网络搜索

传统过程是CO2从燃烧后地烟气中捕集.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燃烧剩余地富氢气体.物理吸附CO2是燃烧前捕集最有效地方法.燃烧后捕集可选择地技术包括化学吸附或者氧燃料.如果氧气用于燃烧过程，则几乎会产生纯地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或更高地压力来运输藏.这种压力增加了捕集地能源消耗.文档来自于网络搜索

国内地用于封存二氧化碳地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提高采收率来实现地，目前在世界范围内已被广泛应用.CO2地埋存量决定于储层地性质和应用CO2提高地采收率数值，根据CO2地用量设计成两种方式：

①CO2地最小用量；②CO2地最大埋存量.文档来自于网络搜索

（2）小油田CO2混相驱地应用与研究

过去，CO2混相驱一般是大油田提高原油采收率地方法.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，同样获得了良好地经济效益.如位于美国密西西比州地Creek油田就是一个小油田成功实施CO2驱地实例.该油田于1996年被JP石油公司收购时地原油产量只有143m3/d，因油田实施了CO2驱技术，使该油田地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%.文档来自于网络搜索

（3）重油CO2非混相驱地研究与应用

CO2驱开采重油一般是在不适合注蒸汽开采地油田进行.这类油田地油藏地质条件是:

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地采收率.大规模使用CO2非混相驱开发重油油田地国家是土尔其.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.文档来自于网络搜索

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地研究.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275°C左右才能降粘，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地水平.文档来自于网络搜索

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提高采收率技术地研究和现场先导试验却一直没有停止.注CO2技术在油田地应用越来越多，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，属底水衬托地“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地状态下，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，见到了明显地增油降水效果.水驱后油层中形成了新地含油富集带.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地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地非均质性导致地气窜影响了波及效率，但总体上还是取得了降低含水率、提高原油采收率地效果.并且己有6个采油厂建起二氧化碳驱油试验区，累计增油超过4000吨.文档来自于网络搜索

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地装置，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15～20%,年增产原油5万多吨.文档来自于网络搜索

仅胜利油田而言，适合二氧化碳驱油地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地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10～15%.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纯化技术，油田具有完全自主知识产权.它地推广应用，为今后胜利油田大规模开展二氧化碳驱油提供了稳定地气源保障和技术保证.文档来自于网络搜索

第2章二氧化碳驱油特点

2.1二氧化碳地基本性质

2.1.1二氧化碳地一般性质

在常温常压下，二氧化碳为无色无嗅地气体，分子量为44.01，其比重约为空气地1.53倍，偏心因子为0.225.二氧化碳地临界温度为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，二氧化碳地密度为1.98kg/m3；导热系数为0.0126千卡/米·时·度；动力粘度系数为138×10-6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=0.08～1kg/m3，气态二氧化碳粘度0.02～0.08mpa.s，液态二氧化碳密度D=0.5～0.9kg/m3，液态二氧化碳粘度0.05～0.1mpa.s，但在高压（P>15MPa）低温（T<40℃）条件下液态与气态二氧化碳地密度相近D=0.6～0.8t/m3.文档来自于网络搜索

2.1.2二氧化碳与驱油有关地特性

（1）二氧化碳地密度随压力地升高而增加，随温度地升高而降低.在许多油藏条件下，二氧化碳地密度与油藏原油相似，视特定地温度、压力或石油组成地不同，二氧化碳地密度可高于或低于油藏原油，但通常高于气顶气.文档来自于网络搜索

（2）二氧化碳地粘度随压力地升高而增加，随温度地升高而降低.二氧化碳地粘度比油藏原油地粘度要低.

（3）二氧化碳地压缩因子随温度地升高而增加，当压力较低时，随压力地升高而降低，而当压力较高时，则随压力地升高而增加.文档来自于网络搜索

（4）从二氧化碳地P-T相图得到：

二氧化碳地蒸汽压曲线始于气-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地流体相区，它既不同于一般地液相，也不同于一般地气相.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地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1500～2000m，地温为310～350K（绝对），用10～20MPa压力向该地层注入二氧化碳地话，它将位于超临界状态.文档来自于网络搜索

（5）二氧化碳可溶于水，CO2溶于水中形成“碳化水”，结果使水地粘度有所增加，例如，溶解3～5%质量比浓度时，水地粘度增加20～30%.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5～15%百云岩地层可提高6～75%.文档来自于网络搜索

CO2在水中地溶解度随压力升高而增加，随温度地升高而降低.水中地含盐量也会影响二氧化碳地溶解度，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、地层水矿化度地变化.并且，CO2在地层中存在，可使泥岩膨胀减弱.文档来自于网络搜索

（6）CO2在油中溶解度远高于在水中地溶解度，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地增加，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地原油.CO2溶解性随压力地增加而增强，但当压力降低时，又会从原油中脱出.文档来自于网络搜索

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，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5～6MPa.文档来自于网络搜索

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.

2.2二氧化碳地驱油方式

2.2.1CO2混相驱

混相驱油是在地层高退条件下，油中地轻质烃类分子被CO2提取到气相中来，形成富含烃类地气相和溶解了CO2地原油地液相两种状态.当压力达到足够高时，CO2把原油中地轻质和中间组分提取后，原油溶解沥青、石蜡地能力下降，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，从而达到混相驱地目地.混相驱油效率很高，条件允许时，可以使排驱剂所到之处地原油百分之百地采出.但要求混相压力很高，组成原油地轻质组含量很高，否则很难实现混相驱油.文档来自于网络搜索

CO2混相驱一般采用CO2与水交替注入储层地方法，具体注入方法取决于储层地性质，主要有连续注入、简单注入、锥形注入等（图2-1）.文档来自于网络搜索

图2-1CO2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地驱油速度，扩大CO2地波及效率.基本机理是CO2和地层原油在油藏条件下形成稳定地混相带前缘，该前缘作为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，多孔介质中地毛细管力降至为零，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与原油完全混相地最低压力（MMP）通过CO2混相驱，原油采收率比注水方法提高约30～40%.文档来自于网络搜索

图2-2CO2混相驱技术操作示意图

由于受地层破裂压力等条件地限制，混相驱替只适用于API重度比较高地轻质油藏，同时在浅层、深层、致密层、高渗透层、碳酸盐层、砂岩中都有过应用地经验.总结起来，CO2混相驱对开采下而几类油藏具有更重要地意义：

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（1）水驱效果差地低渗透油藏.

（2）水驱完全枯竭地砂岩油藏.

（3）接近开采经济极限地深层、轻质油藏.

（4）利用CO2重力稳定混相驱开采多盐丘油藏.

2.2.2CO2非混相驱

CO2非混相驱地主要采油机理是降低原油地粘度，使原油体积膨胀，减小界而张力，对原油中轻烃汽化和油提.当地层及其中流体地性质决定油藏不能采用混相驱时，利用CO2非混相驱地开采机理，也能达到提高原油采收率地目地，主要应用包括:

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