科技成果

阅读数: 3625

成果名称: 致密砂岩油藏二氧化碳驱油与封存技术研究

成果登记号: 9612016J0082

第一完成单位: 陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院

联 系 人: 江绍静

成果类型: 基础理论

技术领域: 环境保护与资源综合利用

应用行业: 采矿业

成果简介:

   该项目属油气田开发与开采工程领域。   CO2是导致温室效应的主要气体,在油田开发中却是一种宝贵的资源,向油藏中注入CO2可以大幅提高原油采收率。对于注水开发效果差的致密砂岩油藏,美国普遍采取注CO2的方式开采。如能掌握该项技术,不仅对陕西省48亿吨探明储量的低渗透油藏高效开发具有战略意义,同时有效埋存大量CO2减缓全省碳减排的压力。按国外已有理论评价,我国大部分油藏无法实现CO2混相驱,尤其是对低压系统的陕北致密砂岩油藏而言,绝大部分区块难以实现混相。如何实现在低压致密砂岩CO2非混相驱大幅度提高原油采收率并安全有效埋存CO2,在国内外均没有成功应用的先例。近10年来,在国家科技支撑计划、863计划以及科技创新工程重大科技专项等项目支持下,通过集中攻关与试验,创新形成适合低压致密砂岩油藏CO2驱油与封存技术理论基础,支撑建成首个我国独立通过CSLF(碳封存领导人论坛)认证的靖边CO2驱油与封存基地,并使延长石油CCUS(CO2捕集、封存与利用)项目被写入《中美元首气候变化联合声明》之中,为我省48亿吨致密砂岩油藏资源转变开发方式提供了理论指导。取得的主要创新成果如下:   1.首次明确低压致密砂岩油藏CO2非混相驱油机理。针对陕北地区致密砂岩油藏特点,突破国内外理论限制,提出低压系统致密砂岩油藏CO2驱油机理是通过CO2在原油中的大量溶解、降低原油粘度、使原油体积膨胀,有效补充地层能量,进一步提高采收率。   2.揭示了高矿化度致密砂岩油藏注CO2对储层的影响规律。针对陕北致密砂岩油藏原油特性,系统研究了有机质沉积点与油藏压力、CO2在原油中的溶解量之间的关系,首次提出陕北轻质油藏CO2驱油过程中难以产生有机质沉积;结合油藏地层水、岩石物性与压力场分布,认识到高矿化、CaCl2水型油藏CO2驱油不仅不会产生碳酸盐沉积,反而会因CO2溶于地层水后与储层岩石碳酸盐、黏土矿物发生溶蚀,改善储层物性。          3.阐明了CO2驱油提高采收率影响因素。设计325个典型数学模型,研究了15种地质、流体、开发等因素对CO2驱油提高采收率的影响,并利用自主研发的岩心驱替装置进行了物理模拟研究,提出在最小混相压力附近、渗透率在0.5~5×10-3μm2、有效厚度为5~15m范围内的正韵律沉积的油藏原油粘度越低提高采收率幅度越大;而储层非均质性对致密砂岩油藏CO2驱的开采效果影响巨大,变异系数越大,驱油效果越差;水气交替注入能够使注气效果提升。   4.研发了延长油田CO2驱气体窜逸调控技术。自主研发了针对裂缝封堵的改性淀粉体系和针对高渗透层的小分子胺调驱体系两种配方,并发明了低渗透油田平面五点法井网二氧化碳驱仿真实验模拟系统,在该系统中验证了CO2驱油过程中的两级封窜采油方法能有效抑制气体窜逸。   5.形成了延长油田致密砂岩油藏CO2地质封存评价参考指标。建立了致密砂岩油藏CO2封存的盖层封闭性能评价方法,提出了组合盖层厚度、突破压力及储层破裂压力是安全封存的约束条件,自主研发了二氧化碳埋存安全评价与预警系统软件。   6.建立了延长油田致密砂岩油藏CO2封存能力计算方法。依据CO2地质封存机理,评价了CO2封存量与溶解量、岩石孔隙体积及剩余油之间的关系,提出油藏中CO2有效封存量、最大安全封存量的计算方法;自主开发了CO2安全地质封存潜力评价系统,为CO2驱油与封存矿场试验提供理论指导。   该成果获授权专利10项,其中发明专利6项,软件著作权2项,论文16篇,其中EI收录1篇,核心期刊收录12 篇。通过项目的研究,对致密砂岩油藏CO2驱油机理及驱替效果影响因素、CO2驱油储层伤害、窜流规律等方面有了深刻认识,并在致密砂岩油藏CO2窜逸规律的研究基础上研制了适用于裂缝性油藏和高渗透层的两种不同类型的封窜剂体系,形成与CO2驱提高采收率配套的扩大CO2波及体积技术,CO2地质封存安全评价技术。最终为CO2驱油与封存的应用推广提供理论和技术支持。   该成果应用和示范3年来,埋存CO26万吨,掀开了陕北致密砂岩油藏高效开发与碳减排事业和谐发展的新篇章,对保障我国能源安全和推进碳减排产业发展意义重大,得到了习近平主席的认可和国际行业领导人认证。