殼牌公司每年數(shù)百萬美元的投入用于CO2驅油技術

殼牌公司

　　當今，世界上越來越多的油田正在變成成熟油田，油田管理者需要通過實施提高采收率(EOR)技術來延長油田經(jīng)濟壽命。殼牌公司同樣面臨著這樣的問題，目前殼牌公司通過EOR實現(xiàn)的石油產(chǎn)量已經(jīng)達到10萬bbl/d，并且希望在2050年達到目前產(chǎn)量的4倍。
在眾多EOR技術中，C O２驅油目前已經(jīng)成為一項成熟并且可行的EOR技術。由于C O２驅油的影響因素眾多，C O２驅油并不適合每個油田；C O２驅油的工程建設和管理也比較復雜，C O２驅油也并不適合每個生產(chǎn)商。而殼牌公司早在1970年就在美國西得克薩斯二疊盆地實施C O２驅項目，該項目實施23年后仍是世界上最大的C O２驅項目。雖然殼牌公司于2000年退出了實施C O２驅油30年的二疊盆地，但殼牌公司在世界各地不同油田繼續(xù)運行著C O２驅技術，在實現(xiàn)滿足今天能源需求的同時努力實現(xiàn)減少溫室氣體排放。

 

 

從實驗到成功

 

    1.  尋找新技術

　　二疊盆地是美國油氣儲量最多的地區(qū)之一，其石油地質(zhì)儲量為美國總儲量的17%。早期預測表明，它的大部分油田到1980年就要開始產(chǎn)量遞減。而殼牌公司在美國西部的一些重要油田在1972年就已經(jīng)開始遞減，如果不開發(fā)和應用新技術，殼牌公司在二疊盆地和其他重要區(qū)塊的可采儲量將越來越少。
因為二疊盆地的許多井已經(jīng)經(jīng)歷了很長時間的一次采油，而且在許多油田都實施了注水開發(fā)，因而需要一種新驅油技術來恢復產(chǎn)量。工程師們考慮了各種方法，最終將目光注意在
了CO２混相驅上。
　　C O２混相驅并不是個新概念在1950年的實驗室研究表明CO２可以用于混相驅油，但第一個先導實驗項目卻到1964年才得以實施。C O２驅油不是像水驅一樣只是簡單得把油推向油井，而是與原油發(fā)生混相從而降低原油私度，消除兩相界面張力，實現(xiàn)提高采收率。當然，對于氮氣和甲烷來說，它們也具有類似的混相特性，但是選用CO２有兩個重要的優(yōu)點：首先，C O２與原油混相所需壓力較低，生產(chǎn)成本低；其次，C O２氣體來源比其他氣體便宜，使用和運輸方便。
但是C O２的注人工藝還有許多I句題需要處理，比如：如何計算C O２的驅油效率，如何確定和保持混相壓力，注人模式的選擇，如何精確預測C O２動態(tài)以及如何處理瀝青質(zhì)沉淀，結垢和腐蝕等問題。為了解決這些技術問題，殼牌公司與West Hollow和Bellaire研究室合作，在大量實驗研究的基礎上，總結了一整套關于C O２注人工藝及地下流動情況的模擬和預測技術，為后來的先導實驗和大規(guī)模應用奠定了基礎。

　　2. 先導實驗
　　1972年殼牌公司在西得克薩斯North Gross油田開始實施二氧化碳驅先導實驗項目，公司從附近被C O２污染的天然氣田提取C O２，然后用管線輸送到North Gross油田，當時該油田C O２需求量達到10M -- 11Mcf/bbl. North Gross油田的巖性為碳酸鹽巖，主要因為致密碳酸鹽巖在開采后的含油飽和度比較高。1974年殼牌公司在密西西比州的Little Greek油田進行了一次C O２驅實驗，由于是碎屑巖油田，C O２傾向于通過固結差的多孔砂巖上竄到儲層頂部，所以此類油藏應注意重力分異作用的影響和注人點的選擇。 

　　1977年在Denver單元實施的900萬美元的C O２驅先導實驗是殼牌公司真正開始大規(guī)模擴展C O２驅的轉折點(圖2)。Denver單元所在的二疊盆地的W asson油田擁有超過40億bbl的石油地質(zhì)儲量，殼牌公司從1935年開始管理Wasson油田，油田經(jīng)過了10年生產(chǎn)后在1950年開始了長時間的產(chǎn)量遞減。因此，公司在1964年就對油田南部的Denver單元實施了水驅增產(chǎn)措施。雖然Denver單元生產(chǎn)井在上世紀70年代末仍保持穩(wěn)定，但是工程師相信不久產(chǎn)量就會下降，迫切需要實施新的增產(chǎn)技術，這就為C O２驅在此地區(qū)率先實施創(chuàng)造了條件。
　　二疊盆地對于實施C O２驅有很多有利的地質(zhì)條件，因為該區(qū)域的油藏埋藏深度適中，地溫較低且埋藏輕質(zhì)原油，巖石屬于碳酸鹽巖。相對的低溫有利于降低C O２的混相壓力，碳酸鹽巖水驅后含油飽和度高。
Denver單元的先導實驗是第一個非生產(chǎn)性的、只適用于觀察的實驗，目的是為了評價Denver單元C O２驅的潛力。實驗在一英畝的場地上進行，有一口注人井，3口電纜測井觀察井，一口流體取樣井和5口壓力取心井。此次實驗主要得出三個方面的經(jīng)驗：(1)儲層均質(zhì)性嚴重影響著波及效率，飽和度測井表明，約75%的C O２波及了25%的空隙空間，剩余的C O２波及了另外50%的空隙空間，還有25%的空隙空間未被波及；(2) C O２能驅動水驅后的殘余油，殘余油飽和度從30%降低到了10% ；(3) C O２的注人能力隨著驅替的繼續(xù)而增加。
　　雖然先導實驗室是成功的，但要將C O２驅擴展到整個Denver單元還有很多困難，整個C O２驅地面設施和操作是項龐大的工程，包括氣源問題，鋪設管線和油田建設等都將涉及到開發(fā)和部署未經(jīng)試驗的新技術，并且開發(fā)的投入也達到了10億美元(以現(xiàn)在的美元計算)。所以，從先導實驗到全規(guī)模作業(yè)，殼牌公司的地學家、工程師和研究人員做了大量艱苦的技術工作。