CCUS-EOR技术研究进展及展望

1 引言

二氧化碳作为温室气体对环境的影响日益显著，其减排问题已经是当今世界的热点问题。CCUS-EOR(carbon capturtilization and storage-enhanced oil recovery)在实现了 CO2 的资源化利用的同时，能显著提高油田采收率，是一种公认的碳减排主流技术措施。目前全球碳减排项目共28 个，年捕集能力为 3816×104t，其中 22 个为 CCUS-EOR 项目，年捕集能力为 2926×104t，占比为 76.68%[1]∘ 。

2 机理研究进展

微观角度CO2 溶于原油后会降低原油黏度，改善流度比，增加其流动性，还有助于改善毛细管渗吸作用。溶于水的 CO2，既可增加水的黏度、又能溶解部分矿物成分提高储层渗透率，还可降低油水界面张力，提高驱油效率。二氧化碳还能抽提原油中烃类，降低剩余油饱和度[2]。

宏观尺度二氧化碳混相驱是基于其与原油的混相作用，在接触后发生萃取、汽化，使储层原油中轻质和中间烃类组分进入到CO2 中，此时原油和驱替气体的组成均发生一定程度的改变并达到平衡；随着注气过程的持续进行，在上述接触多次发生后，最终完成油气动态混相。非混相驱时二氧化碳注入到地层后会分流为两部分，一部分溶于原油引起体积膨涨补能，另一部分被保留成为上相，通过萃取、降黏作用改善流度比。但非混相驱因气相与液相流度比高，往往容易发生粘性指进、气窜，从而影响采收效率。

3 技术应用进展

在采用CO2 单一气体进行驱油时，稀油油藏主要采用混相驱而稠油油藏则主要采用非混相驱，但就两种技术效果而言国内学者意见并不统一。实际开采中由于受到注入 CO2 纯度、原油性质等因素的影响，在物理意义上完全混相很难实现，真实情况更多的是近混相过程[3]，其中水交替气（WAG）和吞吐是非混相驱最常用的两种注入方式[4]。部分学者将气、水交替注入方式（WAG）也叫混相驱，将重力稳定注入（GSGI）方式也称非混相驱[5]。

目前混相驱还未形成规模效应，主要原因一是国内多为陆相油藏，原油石蜡、沥青质胶质含量高，最小混相压力高；二是陆相沉积，非均质严重；三是CO2 气源较缺乏。另外，有时注气压力不一定都保持在最小混相压力（MMP）水平，要全面、综合考虑孔隙大小分布、界面张力和流度比三者的关系。

WAG 过程如下，通过向储层中注入CO2 使原油膨胀、增强其流动性，然后注水将原油驱向井口。混合后的流体减小了CO2 单相的流动性，同时使原油的粘度下降。吞吐的规模比气水交替驱更小，且该过程通常运行3～4 个循环。每个循环向生产井注入CO2 为6～63d，然后浸泡 10～13d 。浸泡后，由于压力的累积，原油首先通过自然流动生产，持续数天，然后通过泵来辅助生产[3]。

在稠油热采井上CO2 也具有显著的增产辅助效果。郭省学[6]通过研究证实驱替效率可由 26.5% 提升至 37.2% ，提升效果显著，这是由于 CO2 在稠油中的溶解、降黏及扩散、抽提等作用，同时 CO2-蒸汽吞吐方式所需热能更低，能够进一步降低注汽温度[7]。于庆森、周伟等[8-9],对 CO2-蒸汽复合驱在新疆稠油油藏的应用进行了研究，结果表明相较于纯蒸汽驱效率可提高 34.7‰ ，增效显著。

3 现存问题与前景展望

目前随着油气开发的深入，CO2 的应用方式更加多样化，且实践证明 CO2 提高采收率效果显著、稠油及高含水油田均可使用。但该技术同样存在一定弊端，主要集中在混相压力高、低成本气源不足、腐蚀及安全问题显著、气窜、固相沉积等方面，过程中应加强示踪剂监测、腐蚀检测等手段。未来在低成本CO2 气源的生产运输、高效腐蚀防控技术、多元气体综合利用等方面，将是该领域研究重点，相信随着技术进步将进一步拓宽该技术的应用场景，最终展现出其增油、降碳的一体化技术潜力。

4 结论

本文总结了CCUS-EOR 技术在作用机理和现场应用方面的技术进展，并指出该技术在气源、安全等方面仍存在一定弊端。通过分析认为，该技术未来在完善腐蚀监测与防治、多元气体利用等方面的研究之后，将进一步展现其在经济、社会效益方面的双重优势，应用前景广阔。

参考文献

[1]宋新民,王峰,马德胜,高明,张云海.中国石油二氧化碳捕集、驱油与埋存技术进展及展望[J/OL].石油勘探与开发,2023(01):1-13[2022-12-03].

[2]袁士义,马德胜,李军诗,周体尧,姬泽敏,韩海水.二氧化碳捕集、驱油与埋存产业化进展及前景展 望[J].石油勘探与开发,2022,49(04):828-834.

[3]张慧.二氧化碳近混相驱研究进展综述[J].石化技术,2015,22(12):4-5.

[4]李士伦,汤勇,侯承希.注CO_2 提高采收率技术现状及发展趋势[J].油气藏评价与开发,2019,9(03):

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[5]刘忠运,李莉娜.CO_2 驱油机理及应用现状[J].节能与环保,2009(10):36-38.

[6]郭省学.CO_2 改善单 56 超稠油油藏蒸汽吞吐效果实验[J].大庆石油地质与开发,2018,37(04):122-126.

[7]刘慧卿,东晓虎.稠油热复合开发提高采收率技术现状与趋势[J].石油科学通报,2022,7(02):174-184.

[8]于庆森,杨柳,王倩,余书漫,董宏,高成国.蒸汽CO_2 复合驱驱油效率和CO_2 的注入时机[J].油田化学,2018,35(03):458-461.

[9]周伟,寇根,张自新,安科,刘赛,刘勇.克拉玛依油田九_6区稠油油藏蒸汽-CO_2复合驱实验评价[J]. 新疆石油地质,2019,40(02):204-207.