二氧化碳提高采收率及经济评价.doc
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1、东北石油大学高等教育自学考试 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 本题目应达到的基本要求: 在描述对象上,论文内容只涉及科学和技术领域的命题;在描述内容上,论文的内容要具有合理性 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,而应有足够的、可靠的 和精确的实验数据、现象观察或逻辑推理为依据。指论文不是数据的简单堆砌,而要脉络清晰、结 构严谨、推论合理、演算正确
2、、符号规范、文字通顺、前后响应、自成体系。在所提示的事物现 象、属性、特点、规律及其运用上要有所创新,而不是重复、模仿或抄袭别人的工作。 主要内容及参考资料: 在众多提高采收率的气体介质中,CO2以其成本低廉、成效显著、无毒环保、可回收重复利用、与 原油有较好的混溶性首选入列。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驱油的发展现状、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
3、上是可行的 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的气体介质中,CO2以其成本低廉、成效显著、无毒环保、可回收重复利用、与原油有较好的混溶性首选入列。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驱油的发展现状、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的。关键词:二氧化碳;提高采收率;二氧化碳驱油机理;驱油工
4、艺;捕集封存方法;经济评价AbstractIn numerous to improve oil recovery gas medium, with its low cost, CO2 remarkable achievements, virulent environmental protection, recycling and reuse, crude oil has good mix soluble preferred waited. It can effectively reduce oil viscosity, reduce residual oil saturation, disso
5、lve in reservoir glial, improve recovery .This article through understanding the development situation of CO2 flooding ,the basic nature, flooding mechanism, storage technology, EOR mechanism, and based on these theories and proposed introduction of CO2 flooding technology and CO2 capture storage te
6、chnology, and finally, to further the cost of carbon dioxide flooding calculated according to crude oil prices in recent years, carbon dioxide drive its profits, the results show that carbon dioxide flooding in the economically feasible. Key words: carbon dioxide; enhanced oil recovery; carbon dioxi
7、de flooding mechanism; flooding process; capture storage methods; economic evaluation目 录第1章 概述11.1 研究的目的和意义11.2 国内外研究成果2第2章 二氧化碳驱油特点52.1 二氧化碳的基本性质52.2 二氧化碳的驱油方式62.3 二氧化碳驱油影响因素分析112.4 矿场注CO2工艺12第3章 二氧化碳驱油机理143.1 二氧化碳的驱油机理143.2 二氧化碳提高采收率的机理15第4章 二氧化碳封存技术及工艺194.1 二氧化碳的来源及其净化处理194.2 二氧化碳回收方法264.3 二氧化碳封存
8、方法27第5章 二氧化碳驱经济可行性评价335.1 二氧化碳成本335.2 工程的成本计算335.3 二氧化碳驱效益计算34结 论35参考文献36致 谢38第1章 概述1.1 研究的目的和意义随着人类社会的发展,各国家都要共同面对石油能源的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的原因之一,但同时CO2是一种高效的驱油剂。CO2提高采收率(CO2-EOR)技术一直是石油开采领域的研究重点。将工业生产过程中捕集的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的双重要求。当前,由于温室气体大量排放引起的全球气候变暖问题日趋严峻,正在威胁着人
9、类赖以生存的地球环境。减少温室气体排放量已成为人类共同关注的热点问题,同时也成为不同领域专家关注的课题。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的长期埋存,一举两得。随着经济持续较快增长,我国对油气的需求将不断增加。目前全国已开发油田的平均采收率仅为30%多一点,存在较大的提高空间。全国的平均采收率每提高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的原油产量。保障经济较快增长所需的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的重大战略问题。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的有效方法之一。二氧化碳驱油提高采
10、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的有效办法,实现温室气体的资源化利用并提高油气采收率前景可期。国内外大量的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)的评价结果,美国利用二氧化碳驱的增油潜力达 340亿桶。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的结果,仅在参与评价的79.9亿吨常规稀油油田储量中,适合二氧化碳驱的原油储量约为12.3亿吨。另外我国现已探明的63.2亿吨低渗透油藏储量,尚有5
11、0%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的问题。我国二氧化碳驱潜力较大,条件成熟,具有比较丰富的资源,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的优势。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的应用前景。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的应用前景。1.2 国内外研究成果1.2.1 CO2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多年的历史。二氧化碳驱油作为一项日
12、趋成熟的采油技术己受到世界各国的广泛关注,据不完全统计,日前全世界正在实施的二氧化碳驱油项日有近80个。90年代的CO2驱技术日趋成熟,根据1994年油气杂志的统计结果,全世界有137个商业性的气体混相驱项日,其中55%采用的是烃类气体,42%采用的是CO2,其他气体混相驱仅占3%。目前,国外采用二氧化碳驱油的主要国家有: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的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。CO2-EOR是增加原油产量的成功技术。2004年在世界范围内有79个CO2-EOR
13、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个中试阶段的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,占世界原油产量的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。94%的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增加的原油产量占美国提高采收
14、率项目总产量的31%。CO2-EOR的产量占美国石油产量的3.6%。5个大型项目,产油量占所有CO2-EOR产量的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盆地的Sacroc油田实施,在70年代到80年代早期CO2-EOR技术得到适度的发展,到80年代和90年代虽然油价低,但CO2-EOR技术迅速发展。(1)国外CO2应用技术研究现状在国外,注二氧化碳(EOR)技术主要用于后期的高含水油藏、非均质油藏以及不适合热采的重质油藏。推广二氧化碳驱油的主要制约因素是天然的二氧化碳资源、二
15、氧化碳的输送及二氧化碳向生产井的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的日的。美国是CO2利用技术发展最快的国家。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的第二大提高采收率技术。CO2地下埋存主要的选择是枯竭的油气藏、深部的盐水储层、不能开采的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的最大值为9%,最小值为4
16、%。在北海油田,最有效的CO2用量与最大提高原油产量的关系为:使用0.33t的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%。利用海洋碳储层封存二氧化碳的方法至少有两种: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的提取。尽管上述两种方法的原理存在较大差异,但是,利用这两种方法均能提高海洋储层封存碳的速率,从而减少大气储层所承受的负荷.若CO2排放量减少则每吨CO2捕集成本会提高。利用现有的或新研发的技术,燃料在燃烧前或燃烧后都可以实现CO2的捕集。传统过程是CO2从燃
17、烧后的烟气中捕集。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燃烧剩余的富氢气体。物理吸附CO2是燃烧前捕集最有效的方法。燃烧后捕集可选择的技术包括化学吸附或者氧燃料。如果氧气用于燃烧过程,则几乎会产生纯的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或更高的压力来运输藏。这种压力增加了捕集的能源消耗。国内的用于封存二氧化碳的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提高采收率来实现的,目前在世界范围内已被广泛应用。CO2的埋存量决定于储层的性质和应用CO2提高的采收率数值,根据CO2的用
18、量设计成两种方式:CO2的最小用量;CO2的最大埋存量。(2)小油田CO2混相驱的应用与研究过去,CO2混相驱一般是大油田提高原油采收率的方法。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,同样获得了良好的经济效益。如位于美国密西西比州的Creek油田就是一个小油田成功实施CO2驱的实例。该油田于1996年被JP石油公司收购时的原油产量只有143m3/d,因油田实施了CO2驱技术,使该油田的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%。(3)重油CO2非混相驱
19、的研究与应用CO2驱开采重油一般是在不适合注蒸汽开采的油田进行。这类油田的油藏地质条件是: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的采收率。大规模使用CO2非混相驱开发重油油田的国家是土尔其。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。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的研究。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275C左右
20、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的水平。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提高采收率技术的研究和现场先导试验却一直没有停止。注CO2技术在油田的应用越来越多,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,属底水衬托的“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
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