高温环境下模拟CO2驱采出液中304不锈钢的腐蚀行为

现阶段随着CO₂驱油技术的普遍使用,采出液中CO₂的含量不断上升,使得采出系统中金属管道的腐蚀程度逐渐增大。为了掌握304不锈钢在高温环境下CO₂驱采出液中的腐蚀行为,室内配制了模拟CO₂驱采出液,测试了304不锈钢在高温环境下不同含量CO₂、不同腐蚀时间下的金属腐蚀速率,并对不同腐蚀时间下金属表面的微观形貌和腐蚀产物组成进行了表征。结果表明,随着CO₂含量和腐蚀时间的不断上升,金属的腐蚀速率上升;随着腐蚀时间的上升,金属表面的腐蚀产物逐渐增加,发生了局部区域析氢腐蚀过程;腐蚀产物膜主要由Fe₂O₃、Cr₂O₃和Fe CO₃组成。     

CO2/表面活性剂复合驱油提高采收率研究

随着油田中大量轻烃采出，CO₂与地层原油的极性差异变大，萃取原油效果变差，并且由于黏性指进和过早突破的问题，开发效果越来越不理想。基于此，初选6种目前常用的驱油表面活性剂，进行溶解度、降黏实验以及耐盐、耐温实验，对表面活性剂进行筛选和评价。通过细管驱替实验测定地层压力下纯CO₂驱和复合驱的驱油效率，评价复合驱提高采收率的可行性。实验结果表明：表面活性剂AES能大大降低原油黏度，有效改善其流动性，并能溶于超临界CO₂，具有良好的两亲性，同时化学稳定性也符合生产要求，可作为驱油剂使用；在不高于混相压力下，以0.08 PV的表面活性剂段塞注入地层，在各个压力点下，复合驱的驱油效率都比纯CO₂驱要高，证明了复合驱提高采收率的可行性，原油MMP降低了5 MPa，使得油田的CO₂近混相驱甚至混相驱具备可能性。     

CO2-环烷烃/芳香烃界面张力的测定与估算

CO₂驱油技术是利用CO₂采出被束缚在地层中的剩余油,提高采收率,同时实现CO₂掩埋。由于CO₂可降低原油的界面张力,CO₂-原油系统的界面张力数据是CO₂采油技术的重要基础数据。本研究采用悬滴法,选取原油系统中环烷烃和芳香烃典型代表,测定了40~120℃,0.27~14.70 MPa下,CO₂-环戊烷/环己烷/环辛烷/ 甲苯/乙苯/乙基环己烷六个二元体系的界面张力。分析了压力、温度、碳原子数及烷烃分子结构对界面张力的影响。结果表明,界面张力与压力呈线性关系;较低压力下,界面张力随温度的升高而降低,在较高压力下则呈现相反趋势;CO₂-形态结构相同组分的界面张力随着碳数的增加而增大;分子间作用力对界面张力存在一定的影响。通过分析多种因素的影响,总结现有的CO₂-原油(正构烷烃、环烷烃、芳香烃)实验数据,提出关联方程,将表面张力关联为温度、压力、碳原子数和偏心因子的函数,相关系数(R² )为0.958,均方根误差(RMSE)及平均相对偏差(AARD)分别为1.12和11.01%。     

CO2驱采气脱水过程模拟与工艺参数优化

在“双碳”目标的大趋势下，研究CO₂的转化与利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。以CO₂驱采气为原料，构建了CO₂驱采出气脱水与精馏提纯耦合工艺过程模型。基于现场工业装置数据，对CO₂驱采出气脱水工艺进行了模拟，探究了影响精馏塔顶物流中水含量的工艺参数，并得到了优化后的操作参数。在不增加塔板数目，维持塔操作压力4.52 MPa的最小工艺改动前提下，采用优化后的CO₂驱采出气脱水过程模型操作参数，仅需提升精馏塔物质的量回流比至0.34,即可满足精馏塔顶物流中水含量≤200×10^-6的这一工艺指标。此时工艺总能耗为7455.60 kW,较优化前的工艺总能耗增加了196.16 kW。     

超声强化臭氧降解三元驱采油污水聚丙烯酰胺机制

三元复合驱采油开发中注入的聚丙烯酰胺等化学物质随采出液一并采出, 导致采出液黏度增加, 受此影响, 污水处理系统沉降过滤装置处理效率下降, 出水水质难以稳定达标回注。降低黏度关键在于降解污水中聚丙烯酰胺, 本研究采用O₃氧化降解聚丙烯酰胺, 降解过程中引入超声, 利用超声强化作用提高O₃降解效率。结果表明, 在三频正交场(20 kHz +28 kHz +40 kHz)作用下, 控制声强1.6 W·cm^-2, 作用时间15 min, 进水聚丙烯酰胺平均含量300 mg·L^-1, 黏度4.5 mPa·s, 降解聚丙烯酰胺后水体黏度降低到0.7 mPa·s, 黏度变化率达到86.1%。通过检测反应前后水中和大气中O₃浓度, 表明超声强化作用将O₃利用率提高55%。O₃降解过程引入超声产生协同效应, 增加了O₃传质效率, 促进 O₃转化为H₂O₂, 进而生成高活性·OH, 促使聚丙烯酰胺降解效率提高3倍, 反应时间约缩短3/4。     

多孔介质内超临界CO2流体及泡沫驱油特性的比较实验研究

CO₂混相驱替可以提高原油采收率,因此近年来得到研究者们的广泛关注。使用高温高压驱替设备,利用超临界CO₂流体、超临界CO₂泡沫及N₂泡沫作为驱替介质,对油水饱和孔隙介质中的油相驱替特性开展了比较实验研究。通过对驱替过程沿程压力及对驱替增采油量的测量,对不同驱替手段在孔隙介质内的油相增采特性进行深入研究和探讨。研究发现在温度为50℃、压力为13 MPa时,超临界CO₂流体对多孔介质内的油相驱替效果有显著提升,当压力进一步升高到23 MPa时,油相增采效果不明显。说明在本实验条件下超临界CO₂流体与油相在50℃、13 MPa时可达到混相驱替状态;而采用超临界CO₂泡沫及N₂泡沫注入工艺未能进一步提高出油量。沿程压差测量结果则显示,与N₂泡沫相比,超临界CO₂泡沫在多孔介质试样内的驱替压差较小,起泡性能较差。实验结果对于筛选及评价超临界CO₂驱油工艺具有一定的指导意义。     

碱对污水配液化学驱体系性能影响研究

随着新疆油田化学驱不断推广,对配液用水的需求越来越大。出于环保的要求,使用油田污水替代清水配制化学驱溶液已成为油田生产的必然选择。但油田污水中含有硫酸盐还原菌（SRB）等干扰物,对化学驱体系的黏度保留率和界面张力有着较大影响。通过分析新疆油田72号站稀油污水的成分,考察了不同碱对污水配液化学驱体系的黏度保留率、界面张力以及驱油效率的影响。结果显示,NaOH能够较好地抑制硫酸盐还原菌,进而提高化学驱体系的黏度保留率,但需要质量分数达到1%以上才能使界面张力达到10^-3 mN/m;Na₂CO₃也能抑制硫酸盐还原菌,增强体系的黏度保留率,但效果比NaOH差,其界面活性高,质量分数达到0.2%以上就能让体系界面张力达到10^-3 mN/m;NaHCO₃不能抑制硫酸盐还原菌,因此该体系的黏度保留率最低,其界面张力只能达到10^-1 mN/m。驱油结果显示,NaOH污水体系在注入化学剂阶段,采出液的含水率最低下降至67%,且维持低含水时间较短;而Na₂CO₃污水体系可以将采出液的含水率下降至64%,且维持低含水率时间较长。     

低渗砂岩油田CO2驱化学机理及提高采收率研究

针对低渗砂岩油藏进行了CO₂驱开发技术研究,分析了CO₂驱油化学机理及主要影响因素。基于目标油藏流体特征进行了PVT拟合,确定其CO₂驱最小混相压力,明确了不同压力及注入时机对CO₂驱采收率、气油比、含水率及驱动压差等的影响规律,探究了CO₂泡沫驱在提高采收率方面的效用。结果表明：24.5 MPa为目标区域CO₂驱的最小混相压力,采收率会随着压力的升高而增加,28 MPa时CO₂驱提高采收率可达30.57%。气体突破时间、总采收率与CO₂注入时机密切相关,CO₂注入越早,越有利于采收率的提高,出口含水率为60%时注入可提高采收率39.13%。CO₂泡沫驱可以在一定程度上起到提高采收率的效用。     

聚合物驱和三元复合驱采出水流变性和采出液稳定性研究

通过室内实验 ,研究了聚合物驱和三元复合驱采出水流变性及采出液的稳定性。实验结果表明 ,水相流变性对聚合物驱和三元复合驱采出水和采出液的稳定性有显著影响。聚合物对O/W型原油乳状液的稳定作用 ,主要是通过增强原油乳状液水相的流变性 (如视粘度、弹性模量和屈服值 )来实现的     

碳中和背景下CO2驱油技术研究进展

CCUS是指CO₂捕集、利用和封存，是解决全球气候变暖、控制CO₂排放的重要技术手段，CO₂驱油是CO₂利用的主要形式之一。本文阐述了CO₂混相驱、非混相驱和近混相驱的驱油机理、影响因素及国内外发展简况，系统整理并归纳了国内外CO₂防气窜及提高波及体积技术，重点介绍了水气交替技术、化学封窜剂、CO₂泡沫驱、碳化水驱和增稠的CO₂驱，包括基本做法、封气窜原理、研究进展等，探讨了CO₂驱油过程中存在的问题及解决对策，为碳中和背景下非常规油气的绿色开发提供理论指导和技术支持。     

含硫油田采出水系统腐蚀机理及防腐技术研究

对含硫区域采出水系统开展腐蚀机理研究,首先对含硫区域站点采出水系统进行水质分析并对腐蚀产物进行分析,发现采出水系统腐蚀主要受到水中较高的矿化度、CO₂浓度、H₂S浓度、Cl^-含量及水型等因素决定的。其中,对腐蚀影响较小的是氯化钠型水系中硫化物,这是由于偏碱性条件下生成致密的Fe_xS_y,抑制了钢材与腐蚀介质的接触;当水体系中存在CO₃^2-、HCO₃^-和Ca²⁺后,腐蚀速率增加;基体铁与腐蚀产物膜的界面处,在Cl^-的催化作用下,导致界面区域阳极溶解加速形成蚀坑。最后,对在用除硫剂和缓蚀剂等进行室内评价,发现除硫剂TL-10具有优异的除硫效率和较高的吸附容量;缓蚀剂MH-46具有良好的缓蚀效率。     

臭氧-SiC陶瓷膜耦合工艺处理油田采出水实验研究

针对油田采出水成分复杂、油水难以分离的问题，采用Al₂O₃和SiC陶瓷膜对其进行处理，对比两种陶瓷膜的处理效果可知，SiC陶瓷膜出水的含油量低于Al₂O₃陶瓷膜，后续选定SiC陶瓷膜耦合O₃氧化处理油田采出水，考察油田采出水的处理效果，利用SEM、EDS对陶瓷膜的微观形貌和物相组成进行表征，分析膜表面由于油滴和颗粒物等杂质堆积对膜通量和出水浊度、含油量及COD去除的影响。耦合实验结果表明，在O₃氧化时间为4 min，跨膜压差为0.065 MPa，通量为4 669.63 L/(m²·h)的条件下，COD、油含量和浊度的去除率分别可达75.51%、99.70%和99.90%，显著高于陶瓷膜或O₃单独运行时各污染物的去除率。可见O₃氧化耦合陶瓷膜过滤能够改善膜的性能，提高油水分离效率，促进油田采出水更高效的处理。     

砂岩油藏聚合物辅助碳酸盐水注入的流变学及采油效果研究

碳酸盐水注入(CWI)的驱油效果与其对CO₂的吸收程度有关。分别使用质量浓度为0.5,1.0,2.0 g/L的聚丙烯酰胺(PAM)溶液作为增黏剂,以提高水对CO₂的吸收能力。试验结果表明,质量浓度1.0 g/L的PAM溶液有利于增强CO₂吸收,CO₂的吸收降低了PAM溶液的黏度,黏度的降低与吸收的CO₂量成正比。质量浓度1.0 g/L的PAM对CO₂的吸收能力在流变学上较为稳定,而且受高温影响较小。岩心驱油试验结果表明,含CO₂的PAM溶液在多孔介质中具有较大的面积覆盖率、较好的流动性控制以及较低的表面压力要求。     

油田伴生气与CO2驱采气CO2回收技术研究进展

油田伴生气和CO₂驱采气的数量巨大,且其中含有较多的CO₂,合理回收利用其中的CO₂是当前油田开发和气体资源利用的重要研究领域。回收其中的CO₂不仅响应国家环境保护政策,而且将其合理的资源化以提高经济效益。本文以油田伴生气、CO₂驱采气的CO₂回收技术为研究对象,详细介绍了当前五大类分离提纯工艺的基本原理,并对各工艺的特点以及实用性进行了综合对比与分析。另外总结分析了四类复合方法的适用性,得出变压吸附法+化学吸收法适用于较低CO₂浓度含量油田伴生气烃类回收和CO₂除杂;膜分离+变压吸附法以及膜分离+化学吸收法适用于CO₂浓度较高的CO₂驱采气的收集;化学吸收法+低温精馏法适用于制作高纯度的CO₂产品气。     

致密油藏CO2驱油提高采收率实验研究

M致密气藏是我国典型的致密气藏，储层非均质性强、物性复杂等因素限制了气藏的开采，气藏开采难度大。通过室内物理模拟实验评价注CO₂提高气藏采收率的可行性。在模拟M气藏的地层温度85℃、地层压力25 MPa下进行了天然气衰竭后注CO₂驱替长岩心实验，分别研究了注入时机和注入速度对气藏注CO₂提高采收率的影响。结果表明：致密气藏注CO₂可以获得良好的流动率和稳定的驱替前缘。同时，由于重力分异的作用，最终可以提高致密气藏的采收率。气藏在废弃压力下注CO₂，虽然提高采收率幅度不是最高，但由于气藏大部分天然气早已采出，因此其最终采出程度反而最高；气藏衰竭后CO₂注入速度对提高天然气采出程度影响不大。M气藏注CO₂提高天然气采收率是可行的，早期衰竭开发到废弃压力后再从低处注气，是一种合理的开发方法。     

溶胶-凝胶法制备Cu-ZnO-ZrO2催化剂：柠檬酸用量对催化剂性能的影响

采用溶胶-凝胶法以铜、锌、锆硝酸盐和柠檬酸为原料,改变柠檬酸用量,制备出一系列Cu-ZnO-ZrO₂催化剂。通过X射线衍射仪（XRD）、热重分析仪（TG-DTG-DTA）、H₂程序升温还原（H₂-TPR）、CO₂程序升温脱附（CO₂-TPD）、红外光谱仪（FTIR）及BET比表面积等表征手段对干凝胶及催化剂理化性能进行测试,并在催化反应活性评价装置上对催化剂的CO₂加氢合成甲醇反应活性进行评价,研究凝胶过程中Cu²⁺、Zn²⁺、Zr⁴⁺与柠檬酸结合方式对催化剂性能的影响。结果表明：改变柠檬酸用量可调控Cu²⁺、Zn²⁺、Zr⁴⁺与羧酸的配位方式,配位能力较强的Cu²⁺、Zn²⁺在凝胶制备过程中参与三维网络的构筑,而配位能力相对较弱的Zr⁴⁺游离于三维网络之外,从而差异化地调控催化剂中活性组分CuO、ZnO、ZrO₂晶粒尺寸大小。当柠檬酸的摩尔量为金属离子摩尔量的1.5倍时,催化剂中的活性成分CuO、ZnO、ZrO₂晶粒尺寸相互匹配,表现出较好的CO₂加氢合成甲醇催化性能。     

富钙溶液中萃取与反应耦合强化CO2矿化过程

提出一种溶剂萃取与Ca²⁺碳酸化的耦合反应过程,以三丁胺为萃取剂将HCl从水相萃取到有机相,在固定CO₂的同时实现CaCl₂的碳酸化,副产碳酸钙与氯化铵。实验结果显示,超过98%的Ca²⁺在1400s内沉淀为碳酸钙,反应后有机相迅速与水相实现分层,并通过与氨水反应再生,三丁胺回收率约为98%。采用粒径分布与显微镜观察证明了Ca²⁺沉淀过程发生在油包水结构中。以15%浓度的CO₂作为碳源,反应时间为2700 s时,Ca²⁺沉淀率达到98.31%,显示该工艺将高成本的CO₂捕集过程和封存过程集成,可处理低浓度烟气中的CO₂。过程无须CO₂捕集费用以及热量输入,同时副产碳酸钙和氯化铵产品,有望缓解常规CO₂捕集封存技术高成本的难题。     

二段式吸收塔强化水洗技术提纯沼气过程

压力水洗技术已成为提纯沼气的关键技术之一。采用填料吸收塔进行CO₂脱除实验研究,考察了液气比、吸收压力、吸收温度、CO₂初始含量、填料层高度对CO₂脱除率的影响,以及液气比、沼气流量对总体积吸收系数的影响,并运用填料塔与喷雾塔结合的二段式吸收塔进行压力水洗提纯沼气的过程强化实验。实验结果表明,吸收压力和液气比的增大、吸收温度的降低、填料层高度的增加有利于CO₂的脱除,体积总吸收系数随着液气比及沼气流量的增加而增大。二段式吸收塔能够提高CO₂吸收效果,当沼气处理量为10 L·min^-1,填料层高度为100 cm,CO₂含量小于3%时,与填料塔相比二段式吸收塔可以减少约12%的吸收液用量,并且采用110 cm填料的二段式吸收塔获得最佳的提纯效果,CO₂脱除率达到97.4%。     

Y油田CO2驱水气交替规律

CO₂驱可以有效解决特低渗透油层注入难、采出难的问题,但同时也存在部分油井气油比上升速度快、气窜控制困难的问题。目前水气交替注入方式是应用最广、成本最低的一种治理气窜^[1]的方法。通过对油层岩心设定固定回压下,水气交替注入(WAG)与连续注CO₂气方式的驱替试验,研究在相同注入压差下,水气交替方式驱替效率明显高于连续注气方式,且在注入压差较低的情况下,水气交替注入的效果更好;通过填砂管试验,研究了水气交替过程中压力上升规律,在交替注入过程中,随着注入量的增加压差不断升高,其中注水压差迅速上升,注气压差上升速度较低。并通过理论研究指导现场CO₂驱工业化试验区水气交替实施,使试验区一直处于低气油比开发阶段。     

致密油藏二氧化碳驱油技术研究进展

我国致密油藏地质勘探资源储量高,储层条件差。常规注水开发无法满足致密油藏目前的开发需求。CO₂驱油技术在致密油藏的开发中具有一定的应用潜力,但其驱油过程面临技术、经济等方面的制约。本文总结了CO₂驱油技术研究及应用现状,并从多角度对CO₂驱油技术的影响因素进行分析,旨在为CO₂驱油技术在致密油藏开采过程中的低能耗高产出提供指导。