一种CO2驱产出气分离和回注一体化方法

摘要

本发明涉及一种CO2驱产出气分离和回注一体化方法，属于油田CO2驱提高采收率技术领域，该方法包括以下步骤：（1）产出气预处理，分离水蒸气和C6以上重烃组分；（2）水合物驱油剂制备；（3）水合物回注地层。本发明采用水合物法将CO2和C2-C5生成水合物的反应条件温和，生成的水合物浆液可以直接回注地层，具有CO2泡沫驱和表活剂驱的作用，能够提高采收率；其次由于水溶液中添加的水合物生成促进剂是一种表面活性剂，具有较高的起泡能力，CO2和C2-C5气体能够与水溶液作用产生泡沫具有流度控制和洗油作用，同时C2-C5能够降低CO2驱替原油的混相压力，从而提高CO2驱的采收率。

说明书

技术领域

本发明涉及一种CO₂驱产出气分离和回注一体化方法，属于油田CO₂驱提高采收率技术 领域。

背景技术

CO₂驱已经成为三次采油中产油量最多的提高采收率方法，大庆、中原、胜利等油田相 继对该技术展开研究与应用。在注入二氧化碳实现驱油过程中，虽然部分CO₂能够存储于储 层中，但是当注入气量达到一定程度后，产出气中CO₂含量会逐步增高。目前，对于产出气 的处理，主要有两种方法：第一种是产出气中CO₂浓度较高时，直接将产出气增压回注到地 层；第二种是产出气中CO₂浓度较低时，先对产出气中各组分进行分离，得到高纯度CO₂气 体，然后回注地层。申请号为201210288030.8的发明申请公开了一种二氧化碳回收方法， 其技术方案是：采用包括压缩冷却分离、蒸馏脱油水、液化与提留和低温提馏等步骤回收 CO₂驱产出气，该方法冷却、蒸馏和提馏操作步骤较多，设备成本高，深冷分离相对较为耗 能，同时该方法将CO₂驱产出气分离和CO₂回收注入割裂开来。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的设备成本高、耗能大、产出气分离和回收 不能一体化操作的缺陷，进而提供一种CO₂产出气分离和回注一体化方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种CO₂驱产出气分离和回注一体化方法，包括以下步骤：

(1)产出气预处理，分离水蒸气和C₆以上重烃组分

以CO₂驱后油井产生的含CH₄、N₂、C₂-C₅及C₆以上烷烃的产出气为处理对象，经分离方法 处理后，分离混合气中的水蒸气及C₆以上的重烃；

(2)水合物驱油剂制备

将步骤(1)中分离的混合气通入含有水合物生成促进剂溶液中，控制其温度和压力， 使混合气中的CO₂和C₂-C₅与含有水合物生成促进剂溶液中的水发生反应生成水合物，并在水 合物相中富集，形成水合物驱油剂，其反应式如下：

R+nH₂O→R·nH₂O,R代表CO₂和C₂-C₅，n为水合数，n≥6.5；

(3)水合物回注地层

将步骤(2)得到的水合物及未反应的液体作为驱油剂通过管线直接输送到CO₂驱注入 井，加压回注地层进行驱油。

步骤(2)中混合气中未与含有水合物生成促进剂溶液中的水反应的CH₄和N₂进入外输 管线。

步骤(2)中控制水合物生成条件为：温度在4-9℃之间，压力在2-4MPa之间。

步骤(2)中水合物生成促进剂为阴离子表面活性剂。

所述的阴离子表面活性剂为含有式(1)或式(2)所示结构：

CH₃(CH₂)_n-SO₃Na      式(1)

其中：式(1)中n＝11,12,13,14,15；式(2)中m＝11,12,13,14,15。

步骤(2)中的阴离子表面活性剂质量浓度为0.1％-1.0％。

本发明的有益效果是：

(1)本发明的方法将CO₂产出气分离和CO₂回注地层合为一体，产出气分离后的水合物 浆液直接注入地层用于提高采收率，步骤少，流程简单。

(2)通过本发明的方法，可以将CO₂驱产出气中C₆以上的重烃分离作为轻油，将混合 气中CH₄和N₂分离作为油田燃气，具有重要的经济价值。

(3)采用水合物法将CO₂和C₂-C₅生成水合物的反应条件温和，生成的水合物浆液可以 直接回注地层，具有CO₂泡沫驱和表活剂驱的作用，能够提高采收率。

(4)随着温度升高，气体水合物在注入井筒或储层中发生分解释放出CO₂、C₂-C₅和水溶 液，由于水溶液中添加的水合物生成促进剂是一种表面活性剂，具有较高的起泡能力，CO₂和C₂-C₅气体能够与水溶液作用产生泡沫具有流度控制和洗油作用，同时C₂-C₅能够降低CO₂驱替原油的混相压力，从而提高CO₂驱的采收率。

附图说明

图1是本发明的方法流程示意图。

图中：1产出井；2压缩机；3冷却器；4气液分离器；5液化物料出口；6水合物反 应器；7甲烷和氮气出口；8反应活性液入口；9往复式泵；10CO₂注入井；11注入管 柱；12储层。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1：

一种CO₂驱产出气分离和回注一体化方法，其具体步骤如下：

(1)产出气预处理，分离水蒸气和C₆以上重烃组分

以产出井1中产生的含CH₄、N₂、C₂-C₅及C₆以上烷烃的产出气为处理对象，经输气管线 依次输送到压缩机2增压，增压后的气体经冷却器3冷却，冷却后的流体进入气液分离器 4，在分离器4内分离混合气中的水蒸气及C₆以上的重烃，水蒸气及C₆以上的重烃通过分离 器4底部的液化物料出口5排出；

(2)水合物驱油剂制备

步骤(1)中分离的混合气从分离器4顶部排出经由管线通入水合物反应器6中，含有 浓度为0.3％的阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠的水溶液通过管线从反应活性液入口8注 入反应器6内，在温度4℃、压力2MPa下，使混合气中的CO₂和C₂-C₅与含有阴离子表面活 性剂十二烷基硫酸钠的水发生反应生成水合物R·nH₂O,其中R代表CO₂和C₂-C₅，n为水合 数，n＝7.5，并在水合物相中富集，形成水合物驱油剂，而CH₄和N₂在此条件下不与水反应 生成水合物，在气相中富集并由反应器顶部的甲烷和氮气出口7排出进入外输管线；

(3)水合物回注地层

将步骤(2)得到的水合物R·nH₂O及未反应的液体作为驱油剂通过反应器6出口经管 线输送到往复泵9进行增压，然后通过管线输送到注入CO₂注入井10内，水合物R·nH₂O在 注入管柱11中随着地层深度的增加，水合物R·nH₂O发生分解，生成CO₂、C₂-C₅和活性水， CO₂、C₂-C₅能够与活性水生成泡沫在储层12内起到驱油和流度控制作用。

实施例2—实施例8与实施例1的步骤相同，其中步骤(2)中的阴离子表面活性剂和 反应条件及生成的水合物见表1。

表1阴离子表面活性剂和反应条件及生成的水合物

  温度/℃ 压力/MPa 阴离子表面活性剂 表活剂质量浓度/％ 水合数 实施例2 4 3 十二烷基硫酸钠 0.1 7.2 实施例3 4 3 十四烷基硫酸钠 0.5 7.0 实施例4 6 3 十六烷基硫酸钠 0.6 7.1 实施例5 6 4 十二烷基苯磺酸钠 0.8 6.8 实施例6 6 4 十四烷基苯磺酸钠 1.0 7.1 实施例7 9 4 十六烷基苯磺酸钠 0.3 6.9 实施例8 9 4 十二烷基硫酸钠 0.6 6.8