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二酸化炭素（CO 2）攻法は、石油抽出時の生産量を増やすために石油貯留層に二酸化炭素を注入するプロセスです。この方法は、枯渇により生産量が低下した貯留層で最もよく使用されます。
概要
一次生産と二次生産によって油層内の回収可能な石油の量が枯渇しても、元々油層にあった石油の約60～70％がまだ残っている可能性があります。[1]場合によっては、二酸化炭素（CO2 ）攻法が、二次石油回収法で生産できる量よりも多くの回収可能な石油を回収するための 理想的な三次回収法となることがあります。
CO2はその特殊な性質により、界面張力を低下させ、油を膨張させ、油の粘度を下げ、油の軽い成分を流動化させることで、石油の回収率を向上させます。 [2]注入されたCO2と残留油が混和すると、 2つの流体を分離させている物理的な力が効果的に消えます。その結果、炭化水素の粘度が低下し、岩石の細孔から原油を移動させて生産井に流し込むことが容易になります。 [3]
CO2と残留油が混ざらない場合、注入されたCO2は原油を地層に送り込み、生産するために使われることがあります。[4]これが起こる理由の1つは、注入されたCO2が油や水が通らない微細な細孔に流れ込むことができるためです。 [5]
プロセス
油田が成熟し、生産率が低下すると、介入して三次回収技術（改良回収法または増進回収法とも呼ばれる）を利用して石油生産量を増加させようとする動機が高まります。石油技術者は、貯留層の生産性を高めるために利用可能なオプションを評価します。オプションには、化学圧入、熱/蒸気注入、およびCO2注入が含まれます。 [ 2] [6]
CO2攻法が地層からの石油回収の候補となるかどうかを判断する基準の 1 つは、地層の圧力です。CO2 と原油の混和性は、圧力と温度に依存します。ただし、貯留層の温度を変えることは難しいため、貯留層の圧力をある程度調整して、CO2 を超臨界状態に維持できる圧力まで貯留層を圧力を下げることができます。混和性攻法が実行可能であることが判明した場合、圧力は最小混和性圧力 (MMP) よりも高く保たれます。[3] [2]非混和性攻法が望ましい場合は、圧力は MMP よりも低くてもよいでしょう。
次に、石油技術者は、貯留層から石油を回収するために CO2 攻法を使用する方法を決定します。これは、連続注入法、水交互ガス (WAG) 法、またはそれらの組み合わせである可能性があります。 [ 2 ] CO2の量は、石油で満たされた地層の細孔容積の量によって決まります。これは、炭化水素細孔容積 (HCPV) として知られています。[3]石油技術者は、攻法がパターン攻法かラインドライブ攻法かを決定します。[2] [6]パターン攻法では、通常、CO2は生産井を取り囲む多数の注入井に注入されます。または、CO2は生産井に囲まれた注入井に注入されることもあります。これは逆パターンと呼ばれます。ラインドライブでは、注入井は生産井と平行な直線上に配置されます。[7]
最適なのは、CO 2のスラグが洪水前線を移動させ、そこで石油と CO 2の混合物がより多くの石油を移動させることです。[7] [2]この洪水前線は、各注入井から周囲の石油が生産される生産井に向かって放射状に広がります。前線の形成は、CO 2が注入される速度、石油が移動する速度、および地層の多孔性に依存します。[7] CO 2を注入する速度が速すぎると、CO 2 は石油を移動させることなく、注入器から生産井に直接流れ込みます。CO 2 を注入する速度が速すぎると、地層が破壊される可能性があり、これにより、注入器から生産井のいずれかまたはすべてに流れ込む可能性があります。[2] [6] [8]また、CO 2 を注入すると、粘土や鉱物の小さな粒子である微粒子が移動し、細孔を塞いで地層を通じた石油の移動を妨げる可能性があります。[9]
連続フラッド法では、CO 2のスラグが連続的に注入され、その後に他の流体は注入されません。CO 2の量は通常、フィールドまたはパターンの HCPV の約 100% になるように計算されます。水交互ガス法 (WAG) プロセスでは、CO 2のスラグの後に水のスラグが続きます。CO 2の総量はHCPV の 40% から 50% の間になります。[2] [6] [8] WAG プロセスは CO 2のチャネリングを減らすことが知られています。[6]
地層と石油
この方法には、岩石の水圧破砕や天然の亀裂を通して CO2 が浸透するリスクがあるため、頁岩などの超低浸透性の貯留層よりも砂岩や炭酸塩貯留層（石灰岩やドロマイトなど）が好まれます。[ 2 ] [ 1 ]このような場合、 CO2攻法が今でも時々使用されますが、通常は「ハフアンドパフ」CO2 注入法が使用され、これは、生産井が開かれて再び機能する前に、注入井からポンプで注入された後、一定期間貯留層に CO2 を浸透させる方法です。[ 10] [6]この方法は、不要な浸透の可能性を減らし、より一般的な CO2 注入水交互ガス法（WAG）や、CO2 の浸透後に蒸気を注入する方法と比較して、回収できる石油の量を増やします。[ 1 ] [ 11]
混和性CO 2攻法は、 CO 2と油の移動度比のため、中軽質油に好まれる方法です。 [7]移動度比とは、二次または三次生産のために貯留層に注入されたCO 2流体の移動度と油の移動度の比を指します。[1] [2] [8] API比重が高い中軽質油の場合は、それ自体の粘性が低い流体またはガスを使用できます。ただし、粘度の低い注入流体またはガスを重質原油またはビチューメンに使用すると、注入流体またはガスが油をバイパスし、貯留層の掃引が不十分になります。[1]
貯留層が極めて重い原油やビチューメンで満たされている場合、蒸気注入や熱を利用する他の方法がより一般的に好まれ、原油の移動性や粘度を下げて抽出を容易にすることができる。[1]一般的に、軽い原油を含む貯留層では一次回収法や二次回収法による回収率が高くなりますが、重い原油やビチューメンを含む貯留層では一次回収法や二次回収法による回収率がはるかに低くなり、二次回収法から三次回収法への移行は貯留層の寿命のかなり早い段階で行う必要があります。
歴史
石油回収率向上のためのCO2の使用は、1952年に初めて研究され、特許を取得しました。[12] 1964年にミード・ストローン油田でフィールドテストが実施され、貯留層条件で大量のCO2（炭化水素細孔容積またはHCPVの25%）を注入し、続いて炭酸水を注入しました。結果によると、水攻法の最良の領域では、水よりもCO2攻法の方が53～82%多くの石油が生産されました。[13]
このプロセスは1977年にテキサス州スカリー郡で初めて商業的に試みられました。[13]それ以来、このプロセスは米国のパーミアン盆地地域で広く使用されるようになり、最近では多くの異なる州で追求されています。[1]現在、中国や世界中でより積極的に追求されています。[2] [14] [15]
二酸化炭素の隔離
温室効果ガス排出と地球温暖化に関連して、CO2フラッディングはCO2を地中に隔離し、他の場所でのCO2排出を相殺するために使用できる可能性があります。[16]
参照
参考文献
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外部リンク
- [1] PetroWiki - 混和性浸水
- [2] PetroWiki - 石油増進回収法（EOR）