二氧化碳驱采油技术-中国石油天然气集团

中国石油天然气集团公司科技管理部中国石油天然气集团公司CO2-floodingRecoveryTechnologyScience&TechnologyManagementDepartment201101年2011二氧化碳驱采油技术ChinanationalPetroleumCorPorationCNPCboaststheadvancedCO2-floodingRecoveryTechnology,helpingyoutoenhancetheefficiencyofoilfielddevelopment!效果！2国油有进CO中国石油拥有先进的驱采油技术，助您提高油田开发目 录简介3特色技术5典型案例13科研装备15资质与16专家团队18中国石油天然气集团公司是国家授权投资司排名中，中国石油天然气集团公司居第10位，的机构和国家控股公司，是实行上下游、内外贸、在全球50家大石油公司中位居第5位。中国石产销一体化，按照现代企业运作，跨地区、油天然气集团公司履行资源、市场和国际化战跨行业、跨国经营的综合性石油公司，下设上略，坚持推进科技进步，实施技术创新，以全游17家、下游33家、销售36家大型企业。作面提升技术创新能力为主线，以解决制约主营为中国境内最大的原油天然气生产、供应商和业务发展的重大瓶颈技术为重点，不断完善技最大的炼油化工产品生产、供应商之一，中国术创新体系，优化科技资源配置，强化科技人石油天然气集团2010年国内生产原油10513万才队伍建设，技术创新能力大幅度提升，技术吨，生产天然气725亿立方米，加工原油1.35实力显著增强，取得了一大批高水平，具有自亿吨，全年实现营业收入1.72万亿元，实现利主知识产权的创新成果。润1727亿元，实现利润在国内企业中位居榜首。CO2驱采油技术（CO2-EOR）就是具有美国《财富》杂志2010年度全球500强公代表性的重大创新成果之一。21简 介中国石油一直致力于CO2驱提高低渗透油特色技术。拥有技术专利和技术秘密24项。田采收率和动用率技术攻关与实践，形成了多CO驱采油技术成功应用于中国的吉林油项独有的特色技术，集聚了一批优秀的专业技2田、大庆油田等油区，为储量可观的低渗透油术人才，建设了一流的室内实验室和现场中试田的开发利用提供了强有力的技术支撑，作为基地，可提供与之相关的各项技术服务。提高采收率的有效技术手段它将得到更广泛的中国石油在CO2驱油技术方面形成了油藏应用。工程、注采工程和地面工程三大技术系列十项CO2驱油藏工程技术系列CO2驱地面工程技术系列CO2驱室内实验研究技术CO驱油藏地质模型建立CO2驱气相管道输送技术2CO驱液相注入技术CO2驱数值模拟优化2CO2驱注采工程技术系列CO2驱防腐技术CO2驱注气工艺CO2驱采油工艺CO2驱监测技术CO2驱剖面控制加拿大四个CO加拿大四个CO22中中国国吉吉林林COC驱O土土耳耳其其CO2驱矿场试验22驱驱先先导导试试验验项项目目先驱导先试导验试验美国70个CO美国70个CO2-2-EEOORR项项目目世世界界CCOO2驱项目32特色技术1. CO2驱油藏工程技术系列CO2驱油藏工程技术是以室内机理实验为基础、以精细地质建模为认识地层手段、通过数值模拟了解并预测开发指标，进而实施开发方案优化设计的综合技术。（1）CO2驱替机理实验技术CO驱替机理实验技术包括：CO驱混22油藏地质模型含油饱和度场相条件实验技术、CO2驱替特征和驱油效率实验技术。通过混相条件研究实验，可以确定CO2驱的最小混相压力，判断油藏条件下能否实现混相；通过驱替特征和驱油效率实验，可以描述CO2驱油过程中的驱替特征，评价驱油效率，优化驱油方式。（2）CO2驱精细油藏地质模型建立CO2驱油藏地质模型是储层特征及非均质性在三维空间上变化和分布的表征。建立精细的三维储层地质模型是CO2驱油藏气相色谱仪细管实验装置描述的核心，是油藏数值模拟工作的基础。4二氧化碳驱采油技术（3）CO2驱数值模拟优化设计2. CO2驱注采工程技术系列CO2驱油藏数值模拟是随着电子计算机的根据注气井和采油井的工况差异，选择耐出现和发展而成长起来的一门学科，在国内外腐蚀材质和注缓蚀剂组合方法，防止CO2对井都得到了迅速地发展和广泛的应用。筒及井下工具的腐蚀。加强CO2驱动态监测，采取剖面调整与控制的措施扩大波及体积，提该技术是油气层渗流力学和物化理论的综高低渗透油田动用率和采收率。合应用。考虑了复杂相变和传质作用对注采井井筒和储层的影响，可以准确地预测CO2驱开发指标、识别混相区、分析气驱前缘。相态实验拟合CO2驱采油技术示意图注气井口注气工艺注气工艺管柱C0C0防腐技术22驱注C0防腐动态监测2采工剖面调整与控制程井口及管柱选择采油工艺生产方式CO2驱注采工程技术框架产油速度拟合5特色技术（1）CO驱腐蚀与防护技术2开采油井CO2驱腐蚀与防护是CO2驱注采工程的关键技术之一。中国石油开发了CO2驱防腐固井、CO2驱化学防腐、CO2驱工艺防腐等技术，矿场采油井口应用取得了较好效果，腐蚀速率可控制在行业标准之内。油管根据CO2对固井水泥的腐蚀机理，研发了添加剂型抗CO2固井水泥浆体系，解决了常规油层套管水泥浆容易发生淋滤、溶蚀和碳化收缩现象使水泥石孔隙度、渗透性增大和抗压强度降低等抽油杆腐蚀挂片器问。油杆扶正器针对CO2驱注入井、采出井不同水质及工况条件，综合考虑地层水本身腐蚀因素，研发抽油气锚了抗CO2复合型缓蚀剂体系。形成平衡罐加注、计量泵加注、车载冲击式加注等组合的加药工艺，保障缓蚀剂及时、顺利加注。CO2驱采油井防腐技术（2）CO2驱注气工艺技术CO驱同心双管分层注气工艺采用两同心CO驱注气是利用特殊井口、油管管柱以22管柱，并用封隔器将两油层封隔开，利用中心及一系列井下工具，将CO注入到地层中的工2管向下段油层注气，中心管和油管中间环空向艺技术。主要包括CO驱笼统注气工艺和CO22上段油层注气。该工艺适用于含有双油层并且驱分层注气工艺等。存在层间矛盾的两段注气井分层注气。CO驱笼统注气工艺采用气密封丝扣油管2（3）CO驱采油工艺技术和气密封封隔器，并安装有压力测试装置（专2利号：ZL200920107814.X）和腐蚀测试装置CO2驱采油方式主要有管式泵机抽采油、(专利号：ZL200920105975.5)。在注气井自喷采油、自喷与杆式泵机抽一体化采油三种不分层段、相同压力系统下向油层中注入CO2。采油方式。6二氧化碳驱采油技术能实现自喷生产，又能在自喷能量不足时通过CO杆式泵进行机抽生产。安全阀2注气井口注该工艺主要适用CO驱见效后油气比高、入2压力高，并且能够实现自喷但连续性不好的采油井。表层套管油层套管油管水泥返高抽油机气密封封隔器压力计坐落短节剪切球座腐蚀测试筒高压盘根盒引鞋注气层注气层弹簧微启式套压阀采油井口CO2驱笼统注气井管柱油管抽油杆(H级组合)管式泵机抽采油工艺是指在常规机抽采油腐蚀测试筒油杆扶正器工艺基础上，配套了套压控制装置、井下腐蚀水泥返高油杆腐蚀挂片器及压力监测工具。关键部件使用耐腐蚀不锈钢泵上防渣筒材质，采用环空加注缓蚀剂进行防腐。这种工油层套管泄油器艺实现了CO2腐蚀环境下正常采油和资料录取，抽油泵保证长期安全生产。气锚自喷与杆式泵机抽一体化采油工艺考虑防砂筛管丝堵CO2驱见效后自喷采油和防腐需要，泵下安装油层封隔器，在封隔器以上添加环空保护液或在油管内投放固体缓蚀剂的方式进行防腐。管柱既管式泵机抽采油工艺管柱7特色技术（4）CO2驱监测技术解释得到各小层吸气量及油层段吸气剖面等数据。CO2驱监测是对CO2驱注采井压力、温度、流量、吸气状况、CO2驱前缘等进行监测的技术，井下直读式压力监测技术是针对长期实时是了解CO2驱油效果的重要手段。监测注气井井筒压力和采油井井底流压的需要，将井下压力测试工具用电缆下入到井筒，通过吸气剖面测试技术是指在注CO过程中，2数据电缆将压力计信号传送至地面接收装置，测试不同注气层位的注气状况。该技术利用试从而实时掌握井下压力状况。测试工艺充分考井钢丝或电缆起下存储式吸气剖面测试仪，通虑CO防腐需要，井下工具采用防腐材质，电过磁定位技术校正深度，测试仪可以精确测量2缆通过不锈钢毛细管下入。CO2流量，温度及压力等参数。通过测试资料采集系统采集系统井口密封转换器毛细管扶正抽油筛管井下直读测试仪3油层吸气剖面测试工艺井底压力实监测工艺8二氧化碳驱采油技术（5）CO2驱剖面调整及控制技术气体交替注入，在地下充分发泡。利用泡沫体系堵高不堵低的特点，对层内非均质油藏进行注CO驱油过程中，由于储层物性差，非2调堵，启动低渗部位剩余油。均质性强，导致气体过早突破，为此，研发了一系列剖面调整与控制技术，延缓油井见气时③酸性聚合物凝胶体系主要是利用耐温聚间，控制流压，保证混相驱替，提高CO2驱油合物与交联体系进行复配，在油藏条件下成胶，效果。成胶强度高，耐温、耐酸稳定性好。①水气交替技术主要是注水和注气交替进④泡沫凝胶是气、液两相形成的均匀泡沫，行，降低水相渗透率，从而降低水的流度，改具有很好的稳定性，泡沫外壁液膜上胶凝剂的善油水流度比，扩大波及体积，提高采收率。作用使泡沫壁韧性增强，形成泡沫状凝胶体系，利用泡沫与凝胶的双重封堵机理实施封堵。②泡沫扩大波及体积技术主要是发泡剂与0.400.35分散相：气体0.300.25水气交替0.20连续注气0.15采出程度（f）表面活性剂0.100.050.000.00.20.40.60.81.0连续相：弱凝胶注入HCPV数（f）采出程度和注入HCPV数的关系泡沫凝胶体系9特色技术3.CO2驱地面工程技术系列在方案设计过程中，利用软件模拟计算不同流量、温度、压力下CO气体的流动状态，以满足CO驱油规模开发和试验为目的，22选择技术经济最优的集气输送方案和脱水方形成以CO气相管道输送、CO液相注入工艺22案,保证气相连续输送，并辅以防腐和监控措为主的地面工程技术。施，保证输送安全。经现场试验和方案优化，形成CO2气田气（2）CO2液相注入技术集气、脱水、CO2气相管道输送、液化、储存、液相注入、地面系统腐蚀防护等多个单项技术，专门针对油藏工程超高压力需求而研究的可满足大规模CO2驱开发地面工程设计需要。泵注工艺。具有注入压力高、适应不同油藏规模、工艺设备技术成熟、安全性能可靠等优点。（1）CO2气相管道输送技术中国石油研发的CO液相注入技术包括通过管道首末端气体工艺参数的控制，使2CO气体液化、液相储存、高压注入等工艺，整个输送过程CO全部处于气相状态。主要用22满足水气交替注入，其低温保冷、现场施工技于处理和输送CO2气田气。术研究成熟，现已建成2座CO2液化站，2座CO2液相注入站，实现24个井组顺利试注。CO2单井集气脱水流程示意图CO2液相注入工艺流程示意图103典型案例吉林油田黑59区块重大开发试验取得成功技术方面，设计了31口注、采井防腐管柱和环空添加缓蚀剂的防腐工艺，通过对注、采井监黑59试验区共有油气井31口，其中注气测，得到防腐腐蚀速率低于0.076mm/a的理想井6口，采油井25口。试验区实施注气前，进效果。行了室内机理、地质、油藏、注采和地面工程等研究，确定了优化的油藏工程方案和实施方区块于2008年注气，一年后区块即表现出案。明显的混相驱的动态特征，平均单井日产油量比水驱预测提高30%以上，预测最终提高采收在CO集输方面，应用了气体输送技术和2率10%左右。液化注入技术，建成1座液化注入站。在注采黑59液化注入站注入站室内114科研装备1.油藏工程实验室依托中国石油勘探开发研究院提高采收率国家重点实验室的技术力量，建立了完备的CO2油藏工程技术体系。拥有：实验设备：长岩心驱替系统、高压相态仪、高压界面张力仪、高压固相沉淀测试系统。CO2防腐实验室高温高压釜硬件设备：ThinkStationS20工作站及其他高性能计算机10多台套，主要用于CO2驱油藏地质建模和数值模拟研究。建模软件，Eclipse组分模型数值模拟一体化软件包。应用软件：PetrelWorkflowTools油藏地质2.CO2腐蚀与防护实验室拥有高温高压实验室、理化实验室、电化学实验室和CO2腐蚀监测实验室等CO2防腐实验室4个。具备模拟地层高温高压腐蚀、缓蚀剂筛选评价、电化学腐蚀评价、电藕腐蚀速率评价、超声波测厚、腐蚀产物金属成分分析、腐蚀形貌分析评价和缓蚀剂残余浓度检测等实验和分高压相态仪长岩心驱替装置析能力。125资质与标准1.油气田注二氧化碳安全规程，SY65659.CO2气相管道输送设计2.低渗透油藏CO2驱动态监测资料录取内10.CO2驱油气集输设计规范容及要求11.CO2驱自动化仪表选型设计规范3.砂岩油田CO2驱开发方案编制规范12.CO2驱选材设计规定4.二氧化碳驱HSE技术要求13.CO2驱钢质管道聚乙烯粉末内防腐层技5.二氧化碳驱注采井完井技术要求术规范6.二氧化碳驱井下作业技术规范14.二氧化碳驱生产维护技术要求7.二氧化碳驱注采井防腐技术要求15.二氧化碳驱注采钻井技术规范8.CO2驱注入工程设计规范136专家团队沈平平教授级高级工程师，博士生导师，享受政府特殊津贴专家，长期从事CO2驱提高石油采收率基础研究。“中国温室气体提高石油采收率的资源化利用及地下埋存”首席科学家。Email：spp@petrochina.com.cnTEL:010-83597407宋新民教授级高级工程师,博士生导师,高级技术专家。“吉林油田含CO2天然气开发和CO2埋存及资源综合利用研究”项目长。Email：sxm@petrochina.com.cnTEL：010-83598035王峰教授级高级工程师,高级技术专家。获国务院政府特殊津贴和孙越琦青年科技奖奖励。“吉林油田含CO2天然气开发和CO2埋存及资源综合利用研究”副项目长。Email：w-feng@petrochina.com.cnTEL：0438-6258012刘运成油气田开发高级技术专家。主持多项含CO2天然气开发和CO2驱项目。Email：liuyc-jl@petrochina.com.cnTEL：0438-622466614二氧化碳驱采油技术刘长宇高级工程师，CO2驱注采工程技术专家。长期从事CO2驱注采工艺和CO2防腐技术研究和现场应用工作。承担和完成多项国家重大研究课题。Email：liucyu@petrochina.com.cnTEL:0438-6336590孙锐艳教授级高级工程师，高级技术专家。长期从事CO2驱地面工艺技术研究。承担和完成多个重大研究课题。Email：sjyyldsry@petrochina.com.cnTEL：0438-6259705秦积舜教授，博士生导师，高级技术专家，长期从事CO2驱油的应用基础研究工作。承担并完成了国家重大研究课题。Email：qinjs@petrochina.com.cnTEL：010-83593019李亚洲高级工程师，CO2驱注采工程技术专家。主持完成多项压裂、注水和采油工程研究。主持CO2驱重大开发试验项目矿场试验。Email：liyz@petrochina.com.cnTEL：0438-622390015联系人：刁顺先生Contact:Mr.DiaoShun电话：59986059Tel:59986059Email:sdiao@cnpc.com.cnEmail:sdiao@cnpc.com.cn