摘要：我国注气驱油提高采收率技术发展较晚，且存在注CO2与氮气谁更优的争议。根据国内外10a来注气开采发展的相关数据，从储层岩性、储层渗透率、储层深度、温度、原油饱和度、黏度等方面分析了国内外注气技术的发展状况。分析结果表明：发展注CO2提高采收率技术具有广阔的应用前景；受温室气体减排的影响，国际上注CO2驱油项目主要以注气混相驱发展最快，而我国注气试验主要采用商品CO2气，并且存在混相困难的问题；碳酸盐岩油藏注气项目超过砂岩油藏，而传统认为碳酸盐岩油藏具有裂缝，注气要窜，故不适合注气开采；国际上在砂岩油藏注气开采的渗透率并不是太低(大于10×10-3μm2)，而我国注气试验都是超低渗透率(小于10×10-3μm2)；多数油藏是在注水后再进行注气，而过去认为注水后对注气效果不利；国外注空气目前主要采用高温氧化开采轻油，而不是稠油，而传统认为热呆适合于稠油。针对我国目前注气情况和国外发展趋势，就如何开展注气驱油工作提出了建议。
关键词：注气；驱油机理；采收率；二氧化碳；发展；现状
1 油藏注气概况
目前全世界正在进行的注气采油项目共有188个[1]，其中注CO2采油项目122个，占65%；CO2混相驱项目107个，占所有注气项目的57%；注烃类气采油项目38个，占20%；注空气火烧油层项目21个；注氮气采油项目6个；注酸气采油项目1个。绝大部分取得良好效果。
2008～2009年全世界计划执行EOR项目中CO2混相驱有12个、非混相4个、蒸气驱7个、聚合物驱6个、火烧油层1个、表活剂-聚合物2个[1]，说明CO2混相驱在提高采收率中占主导地位。
在常规注气中，CO2最易混相，随着国际社会对室温气体减排呼声增大，这给大力发展注CO2驱油技术带来了机遇，发展注CO2提高采收率技术具有广阔的应用前景。
2 油藏注气条件分析
美国《油气杂志》200002008年发表的《世界EOR调查报告》[1～5]，从7个方面说明了注气条件以及发展趋势。
2.1 储层岩性
近10a来，世界范围内实施注气项目选择油藏岩性主要为碳酸盐岩和砂岩油藏，其中碳酸盐岩油气藏是全球油气田中最重要的组成部分，其常规油气储量占世界总量的60%左右，产量约为50%[6]。
美国在过去的10a中，注气提高采收率一直是油藏的主要开采方法，特别是在碳酸盐岩油藏中将继续以CO2驱为主[7](图1)。注烃类气项目数在碳酸盐岩油藏中有所下降，在砂岩油藏中有所上升(图2)。氮气驱在砂岩与碳酸盐岩油藏中的项目数相差不大(图3)。
2.2 储层渗透率
注CO2驱在碳酸盐岩中主要应用于储层渗透率在(0.1～10)×10-3μm2及(10～50)×10-3μm2范围内的油藏(图4)，砂岩中注CO2主要应用在渗透率大于10×10-3μm2的油藏，小于10×10-3μm2的油藏只有2个(图5)。碳酸盐岩注烃气主要用于渗透率在50×10-3μm2以上储层(见图6)；砂岩主要是(10～150)×10-3μm2，也有部分是大于300×10-3μm2的(图7)；而注氮气项目较少(图8、9)。
2.3 储层深度
从理论上分析，CO2驱需要的混相压力最低，所以实现混相的深度最浅，采用CO2驱的油藏深度主要分布在610～2000m(图10)，而且主要是混相驱；烃类气驱混相压力相对较高，油藏深度主要是1500～2000m及2500～3000m(图11)；氮气驱所要求的混相压力最高，但许多油藏都应用了重力驱，因此不需混相，目前实施的项目油藏深度在610～1500m范围(图12)。
2.4 储层温度
在CO2混相驱中，MMP随油藏温度的升高而增加[8]，说明油藏温度过高对注CO2混相驱油藏的开采不利。从图13～15中可以得出，在成功进行注CO2项目中，选择温度分布在30～60℃的油藏最多；进行注烃类气的项目中，选择温度分布在60～120℃的油藏最多；注氮气的项目中，选择温度分布在60～90℃和大于120℃的油藏最多。
2.5 原油饱和度
从图16～18中可以看出，近10a来世界范围内实施的注气项目中，采用CO2，驱及氮气驱的油藏初始饱和度取值范围为30%～60%，注烃类气为30%～90%。
2.6 原油黏度
从图19～21中可以看出：在成功进行注CO2选择原油黏度在0.80～1.20mPa·s范围内的油藏最多；在成功进行注烃类气选择原油黏度小于0.80mPa·s的油藏最多；在成功进行注氮气的项目中，选择原油黏度范围要么较小(小于0.4mPa·s)要么较大(大于2mPa·s)。
2.7 国际注空气项目的执行情况
据统计，目前全世界正在执行注空气项目总共21个[1]。可以看出，目前注空气驱主要应用于轻质油藏，方式都是燃烧高温氧化模式。执行项目分布情况为：美国12个，加拿大3个，印度5个，中国1个。其中碳酸盐岩有12个项目，11个在美国，其渗透率为(10～15)×10-3μm2，原油黏度为1.44～2mPa·s，储层温度为93～104℃，直接注空气燃烧；加拿大的3个注空气项目均为砂岩油藏，渗透率为(930～1265)×10-3μm2，储层温度为43℃，原油黏度为70mPa·s，直接注空气燃烧；印度5个，只有3个有具体数据，储层温度为70～85℃，原油黏度为10～550mPa·s，直接注空气燃烧；仅美国有1个普通稠油油藏，储层岩性为砂岩，原油黏度为660mPa·s，储层渗透率为650×10-3μm2，油藏深度为123m，直接注空气燃烧。
3 油藏注气方式分析
我国大部分油田仍以传统的注水方式进行开发，这些油藏能否注气一直是关心的问题。从图22、23中可以看出：近10a来，世界范围内无论是砂岩还是碳酸盐岩油藏注气项目，采用先注水后注气的项目比进行一次注气的项目多，因此，无论是新油田的开发还是老油田二次开发，注气均被认为是一项行之有效的提高采收率技术。
4 我国原油不易混相的原因
随着全球对CO2排放引起大气污染的日益重视，注CO2资源化利用潜力越来越大，其项目占了绝大部分。在我国开展了很多注CO2的吞吐项目，部分CO2驱也在实施。国家也很重视CO2排放及资源利用，专门批准“973”项目“温室气体提高石油采收率的资源化利用及地下埋存”，还设置了国家重大专项和“863”重点项目，对CO2埋存及资源化利用的各个方面进行了全面研究。但我国目前大多数项目都未实现CO2混相驱。对国外2008～2009年注CO2混相驱的108个项目进行统计，表明国外注CO2混相驱原油黏度主要分布在0.8～1.2mPa·s，温度主要分布在30～60℃，储层深度在600～2000m的较多，碳酸盐岩注气渗透率主要在(0.1～10)×10-3μm2及(10～50)×10-3μm2范围内，砂岩中注CO2是渗透率大于10×10-3μm2的油藏。可见国外主要是对碳酸盐岩油藏进行混相驱(图24)。当然其原油组成对混相压力影响也较大，但由于没有公布的数据，因此这里未列出[9～10]。
我国注CO2细管试验混相压力测试结果统计见文献[11]。我国油藏埋藏较深；温度均较高，基本没有低于60℃的；密度没有明显的规律；黏度比国外高，地层温度高，所以不易混相。从国内外对比及分析混相条件可知，我国混相压力较高的主要原因是地层温度高、油黏度大。为了提高CO2驱油效率，有必要对混相压力实验条件进行系统研究，确定影响因素，制定测试标准，研究CO2超临界相态与混相压力的相关性，进一步分析CO2的混相条件，采用特殊工艺及方法，降低混相压力，实现混相驱。
5 我国油藏注气现状与问题
我国有许多油田开展过注CO2吞吐及部分CO2驱，正在工业化试验的有江苏草舍、吉林红岗等，目前还有一些油田正进行注CO2试验[8，12]，实施的主要油藏是砂岩特低渗透油藏。由于渗透率太低，只能采用直接气驱，注气方式单一，油藏容易产生注气突破。试验周期及其他原因导致了工业化试验效果不明显或见效慢，混相压力普遍较高，注气效果差，推广实施受到了影响。而国外主要注CO2是碳酸盐油藏，即使在砂岩油藏也是渗透率大于10×10-3μm2，因此可实施多种方式。烃气混相驱在葡北和温五油田取得较好效果，但由于气源问题未能持续进行；高52长10油藏正在论证注伴生气富气驱；华北潜山搞过氮气重力驱，取得一定效果，但形成的油富集区厚度小，不能很好地开采；近年来氮气和烟道气作为补充能量方式在低渗透水敏砂岩油藏中得到一定应用，但注气突破早，基本上未实现重力驱，效果不好；一些油藏正在探索注空气但重点放在低温氧化方面，在驱油过程中消耗氧后效果与烟道气驱相近，混相压力高，驱油效果不好，部分油藏采用了低温氧化重力驱，这种效果相对会好一些。大部分油藏注气突破后还未找到有效流度控制的技术与方法，超前注气与扩散机理、混相机理、裂缝与注气耦合关系、水驱油藏注气时机、气驱特征曲线、非线性气驱油理论、气驱相渗与湿润性等基础问题还未研究清楚，其配套机理研究也不深入。
目前，我国CO2排放量居世界第二位，并且还在增长[13]。预测表明，到2025年，我国CO2排放总量很可能超过美国，居世界第一位。由图25可以看出：近10a来，世界注气特别是注CO。提高采收率技术(EOR)项目逐年增加，已成为世界范围内提高原油产量的重要手段之一。CO2在几种气体中混相压力最低，效果最好，气源最丰富，发展注CO2驱油将是我国的方向。
6 结论及认识
1) 从注气发展总方向来看，注气重点方向是注CO2；部分有气源的地方可考虑注烃；两种气源均没有的地方可考虑注空气。
2) 我国油藏不易混相，应当加强我国油藏注CO2降低混相压力技术攻关，形成具有中国特色的混相驱配套技术。对极难混相的油藏重点研究非混相驱和近混相驱技术。
3) 开展碳酸盐油藏注CO2前期评价，探索碳酸盐岩油藏注气技术研究，加强此类油藏提高采收率技术的储备与现场试验。
4) 积极推广低渗透油藏注空气燃烧高温氧化驱油技术，在没气源的地区找到大幅度提高低渗透油藏采收率的途径。在倾角高的高渗轻质油藏可考虑低温氧化重力驱。
5) 在我国不能实现水驱的轻质中低渗透油藏(渗透率大于10×10-3μm2)或可实现水驱但开发效果较差的轻质油藏探索优化注气方式，提高采收率。
6) 加强CO2排放的政策配套与回收激励机制建设，解决CO2驱油的气源问题，大力发展CO2驱油技术，既有利于提高采收率，又有利于降低温室气体排放。
7) 加强注气突破流度调整技术研究，提高波及效率，为充分发挥注气优势提供技术保障。
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(本文作者：郭平1 苑志旺1 廖广志2 1.“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室 西南石油大学；2.中国石油勘探与生产分公司)
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