壳牌公司每年数百万美元的投入用于CO2驱油技术

壳牌公司

　　当今，世界上越来越多的油田正在变成成熟油田，油田管理者需要通过实施提高采收率(EOR)技术来延长油田经济寿命。壳牌公司同样面临着这样的问题，目前壳牌公司通过EOR实现的石油产量已经达到10万bbl/d，并且希望在2050年达到目前产量的4倍。
在众多EOR技术中，C O２驱油目前已经成为一项成熟并且可行的EOR技术。由于C O２驱油的影响因素众多，C O２驱油并不适合每个油田；C O２驱油的工程建设和管理也比较复杂，C O２驱油也并不适合每个生产商。而壳牌公司早在1970年就在美国西得克萨斯二叠盆地实施C O２驱项目，该项目实施23年后仍是世界上最大的C O２驱项目。虽然壳牌公司于2000年退出了实施C O２驱油30年的二叠盆地，但壳牌公司在世界各地不同油田继续运行着C O２驱技术，在实现满足今天能源需求的同时努力实现减少温室气体排放。

 

 

从实验到成功

 

    1.  寻找新技术

　　二叠盆地是美国油气储量最多的地区之一，其石油地质储量为美国总储量的17%。早期预测表明，它的大部分油田到1980年就要开始产量递减。而壳牌公司在美国西部的一些重要油田在1972年就已经开始递减，如果不开发和应用新技术，壳牌公司在二叠盆地和其他重要区块的可采储量将越来越少。
因为二叠盆地的许多井已经经历了很长时间的一次采油，而且在许多油田都实施了注水开发，因而需要一种新驱油技术来恢复产量。工程师们考虑了各种方法，最终将目光注意在
了CO２混相驱上。
　　C O２混相驱并不是个新概念在1950年的实验室研究表明CO２可以用于混相驱油，但第一个先导实验项目却到1964年才得以实施。C O２驱油不是像水驱一样只是简单得把油推向油井，而是与原油发生混相从而降低原油私度，消除两相界面张力，实现提高采收率。当然，对于氮气和甲烷来说，它们也具有类似的混相特性，但是选用CO２有两个重要的优点：首先，C O２与原油混相所需压力较低，生产成本低；其次，C O２气体来源比其他气体便宜，使用和运输方便。
但是C O２的注人工艺还有许多I句题需要处理，比如：如何计算C O２的驱油效率，如何确定和保持混相压力，注人模式的选择，如何精确预测C O２动态以及如何处理沥青质沉淀，结垢和腐蚀等问题。为了解决这些技术问题，壳牌公司与West Hollow和Bellaire研究室合作，在大量实验研究的基础上，总结了一整套关于C O２注人工艺及地下流动情况的模拟和预测技术，为后来的先导实验和大规模应用奠定了基础。

　　2. 先导实验
　　1972年壳牌公司在西得克萨斯North Gross油田开始实施二氧化碳驱先导实验项目，公司从附近被C O２污染的天然气田提取C O２，然后用管线输送到North Gross油田，当时该油田C O２需求量达到10M -- 11Mcf/bbl. North Gross油田的岩性为碳酸盐岩，主要因为致密碳酸盐岩在开采后的含油饱和度比较高。1974年壳牌公司在密西西比州的Little Greek油田进行了一次C O２驱实验，由于是碎屑岩油田，C O２倾向于通过固结差的多孔砂岩上窜到储层顶部，所以此类油藏应注意重力分异作用的影响和注人点的选择。 

　　1977年在Denver单元实施的900万美元的C O２驱先导实验是壳牌公司真正开始大规模扩展C O２驱的转折点(图2)。Denver单元所在的二叠盆地的W asson油田拥有超过40亿bbl的石油地质储量，壳牌公司从1935年开始管理Wasson油田，油田经过了10年生产后在1950年开始了长时间的产量递减。因此，公司在1964年就对油田南部的Denver单元实施了水驱增产措施。虽然Denver单元生产井在上世纪70年代末仍保持稳定，但是工程师相信不久产量就会下降，迫切需要实施新的增产技术，这就为C O２驱在此地区率先实施创造了条件。
　　二叠盆地对于实施C O２驱有很多有利的地质条件，因为该区域的油藏埋藏深度适中，地温较低且埋藏轻质原油，岩石属于碳酸盐岩。相对的低温有利于降低C O２的混相压力，碳酸盐岩水驱后含油饱和度高。
Denver单元的先导实验是第一个非生产性的、只适用于观察的实验，目的是为了评价Denver单元C O２驱的潜力。实验在一英亩的场地上进行，有一口注人井，3口电缆测井观察井，一口流体取样井和5口压力取心井。此次实验主要得出三个方面的经验：(1)储层均质性严重影响着波及效率，饱和度测井表明，约75%的C O２波及了25%的空隙空间，剩余的C O２波及了另外50%的空隙空间，还有25%的空隙空间未被波及；(2) C O２能驱动水驱后的残余油，残余油饱和度从30%降低到了10% ；(3) C O２的注人能力随着驱替的继续而增加。
　　虽然先导实验室是成功的，但要将C O２驱扩展到整个Denver单元还有很多困难，整个C O２驱地面设施和操作是项庞大的工程，包括气源问题，铺设管线和油田建设等都将涉及到开发和部署未经试验的新技术，并且开发的投入也达到了10亿美元(以现在的美元计算)。所以，从先导实验到全规模作业，壳牌公司的地学家、工程师和研究人员做了大量艰苦的技术工作。