发布时间 : 星期日 文章二氧化碳驱油原理更新完毕开始阅读
α4=-434.535 α5=-545.549 α6=23.382
由式（17）可以看出在油藏条件下，最大采收率最大层间流体的速度比、层间扩散系数比和溶解段塞的大小而变化。
第四章 二氧化碳的来源及其净化处理
油田现场混相驱需要大量的二氧化碳。一个1.6×107m3储量的大型混相驱，在几年到长达10年或者更长的一段时间里，可能需要1.4×109~2.8×109m3的二氧化碳。即使是一个小型先导试验，在一年的较短时间内，可能每天需要1.4×105~2.8×105m3的CO2，因此油田CO2混相驱能否顺利进行，经济效益如何，都与二氧化碳的来源有密切的关系。下面介绍二氧化碳的可能来源。 一、二氧化碳的来源
二氧化碳可以从以下几个途径中得到： 1.天然的二氧化碳矿藏
二氧化碳有时以接近纯CO2的形势或与氮气、烃气一起储集在地层中。在美国某些地区的井就能产出接近纯的二氧化碳或具有高二氧化碳浓度的气体。美国可能含有天然二氧化碳矿藏的地区一般集中在西部和西南部的州及密西西比中部。由于这些地区具有丰富的二氧化碳资源，二氧化碳混相驱发展的特别快，而且还被认为是最有潜力的驱替方法。
2.天然气处理厂
许多天然气气田，二氧化碳属于杂质，在气体销售前必须先在处理厂脱除，这部分二氧化碳气体可用于二氧化碳驱工程。
3.氨气
天然气合成氨的副产品——二氧化碳中的二氧化碳浓度大约可达98%。这种高质量的二氧化碳不需要进一步精制，经压缩、脱水和输送到油田之后就可以直接用于混相驱。氨厂提供的二氧化碳只有0~0.1MPa的压力，并饱和有水。
单个氨厂只能为混相驱提供有限的二氧化碳，常不到3×104m3/d，但有的也可以达到
1.4×106~1.7×104m3/d。氨厂的位置距离混相驱油田越近，对油田混相驱工程的实施越有利。这部分二氧化碳是油田进行先导性试验或小型混相驱试验最有价值的来源。
4.电厂烟道气
电厂烟道气是分布最广的单个二氧化碳气源。它含的CO2的浓度低（6%~16%)这主要看电厂是烧气还是烧油或煤。如果电厂烧的是煤，气中还含有其他成分，除飞灰和氧化硫外，还包括氮气和氧气，烟道气的压力基本上只有0.1MPa的气压，为供给油田作为混相驱使用还必须对其进行精制、脱水并输送到油田。
5.其他气源
在混相驱过程中产出的CO2可以回注，但必须经过净化处理，这也是CO2很有价值的来源。其他气源的供气量可能很下，除非离候选油田很近，否则很有可能不经济的。位于炼油厂的制氢厂副产品，其含二氧化碳的浓度足以满足油田应用要求，除需要脱水和压缩外，不需要进一步精制。在酸气分离厂，分离出来的气体含CO2浓度可能很高，但也可能别H2S污染，水泥厂和石灰煅烧厂的烟道气，与电厂的烟道气一样，含低浓度的CO2，需要对其进行分离。作为环氧乙烷和丙烯（有个字不认识，没五笔，不知道怎么打）厂副产品的CO2浓度也很低，在用于混相驱前也需要进行精制。
二氧化碳气体分离技术
介绍的几种二氧化碳来源都需要净化处理，这里着重介绍二氧化碳驱工程伴生气中CO2
的分离技术。
由于初始注气所用的二氧化碳是外购的，这项费用是二氧化碳驱工程中很大的一项成本开支。因此，在二氧化碳通过油层产出后，就必须加以净化和保存以备再注入，从而避免超量购买CO2并造成不允许的大气污染。
二氧化碳驱工程伴生气的分离方法很多。主要有如下几类：化学溶剂法；物理溶剂法；薄膜分离法及低温分馏法。
1.化学溶剂法
该工艺过程是将原料气体和某种化学溶解接触使其发生化学反应，酸气成分CO2(和H2S）被吸收在溶剂中然后从富含CO2的溶液中汽提出CO2，达到分离的目的。
这类化学溶剂可以是各种醇胺类溶液或碱类溶液。醇胺溶液主要有：一乙醇胺（MEA）、乙醇胺（DEA)、三乙醇胺（TEA)、二甘醇胺（DGA)、二异丙醇胺（DIPA）及甲基二乙醇
胺（MDEA）等，而碱盐溶液则以碳酸钾最为典型。
图所示为醇胺累脱出CO2的工艺流程简图。原料气自下而上通过吸收塔，溶剂则从塔顶喷下，两者逆流相接触发生化学反映，CO2被吸收在溶剂中由吸收塔底部排出到汽提塔进行汽提释放出CO2。
图所示为使用碳酸钾溶液脱出酸气成分的苯菲尔（Benfield）方法流程图。在吸收塔中原料气在一定压力下（0.7~14MPa表压）与含苯菲尔添加剂的碳酸钾溶于相接触，酸性组分（CO2和H2S)被吸收。富液压力下降到接近常压，并在再生塔中汽提以释放出被吸收的酸性气体。
化学溶剂法的特点是：溶解热高，需要很高的再生能量；选择性差，对酸气的溶解能力低；溶剂循环率高，需要较多的吸收装置，因此投资及运行费用较大。
2.物理溶解剂法
物理溶解剂法是在一定压力下用溶解对酸性气体进行物理吸收来脱除酸性气成分，并不发生化学反应。溶剂的再生则通过降压来实现。典型的物理溶剂法有Shell公司的环丁砜（Sulfinol)工艺和Norton公司的聚乙二甲醚（Selexol）工艺。三乙醇胺也可作为物理溶剂使用。
聚乙二醇二甲醚工艺流程包括一个吸收塔和一套闪蒸和/或汽提的解析装置。原料气进入吸收塔底部，被自上而下的再生过的溶液所洗涤。净化气由塔顶引出，塔底的富液通过减压闪蒸得以再生。通常经过两级或三级闪蒸，最终压力为常压或低于常压。从最高压力闪蒸级出来的气体大部分是溶解的非酸性气体，通常被再压缩并返回到吸收塔。离开最后闪蒸级溶液可送入汽提塔用空气或惰性气体解析掉残余的酸性气，再生过的溶剂送往吸收塔顶部（见图）。
物理溶剂法溶解符合较化学溶解法高，溶剂的再生能力主要靠压力的降低，因此从这些溶剂中回收CO2并使之再生所需要的能量相当少。如果伴生气是在较高压力下采得，那么物理溶剂法是较好的选择。若伴生气压力低，CO2的分压也低，这时要对原料加压才能进行气体吸收。通常要加到2.1~4.2MPa（表），这样费用就昂贵了。
3.薄膜分离法
某些聚合材料制成的薄膜可用来分离气体。70年代初出现了高通量不对称薄膜后，薄膜气体分离法在经济上的竞争力开始显现出来。研制工业用的气体分离薄膜还是70年代的事情，因此，薄膜分离法对提高石油采收率工程来说是一种较新的气体处理技术。
薄膜分离气体的基本原理是：有某些聚合材料如醋酸纤维、聚酰亚胺等支撑的薄膜对不
同的气体显示不同的渗透率，即不同的气体能以不同的渗透率透过薄膜，以CO2和甲烷为例CO2通过薄膜的速率比甲烷快25倍之多。压力是薄膜渗透的驱动力，当薄膜两边存在压差时，渗透率高的气体组分中，大部分气体以很高的速率透过薄膜，聚集在薄膜的一侧（称为渗透率侧即低压侧）形成渗透气流，而渗透率低的气体组分中绝大部分则留在薄膜的进气侧（即高压侧）形成残留气流。两股气流分别引出而达到气体分离的目的。
薄膜分离系统的主要性能取决于： （1）原料气成分和状态（压力和温度）； （2）渗透气中CO2的纯度要求； （3）残留气体允许的CO2浓度； （4）要求回收的CO2总量。
薄膜分离的驱动力是分压差，股CO2驱提高石油采收率工程的伴生气在进入薄膜装置处理之前，应先加压到2.1~4.1MPa（表压）或更高。而得到的CO2渗透气压力通常在0.14~0.17MPa（表压）。薄膜法从烃类气流中脱出CO2的量是很灵活的。例如，单级薄膜可分离出含95%CO2的渗透流用于再注气，并使烃类中的CO2从70%~90%下降到15%~50%而不会丢失过多的甲烷和乙烷。另外，还可使用两级或多级薄膜使烃气中的CO2下降到15%左右作为基本部分的消除级，而后再加较经济的吸收级（如MEA、DEA和Selexol）以最后脱除CO2。
薄膜系统中的主要问题是：
（1）薄膜组件的使用寿命和结构的进一步完善； （2）气体中固体粒子和表面碎屑对薄膜面的堵塞；
（3）气体收集系统中的液体所产生的液体所产生的阻滞作用。
进到薄膜装置的CO2-EOR伴生气的温度应在露点以上，以保证不会有液滴。这可能要求对原料气进行预处理，主要是过滤、捕获液滴和露点的控制。
薄膜的主要应用范围是从CO2含量高（40%~50%）的EOR伴生气中对CO2作大容量粗脱除。CO2含量和伴生气压力越高，薄膜的竞争力越大。比较好的方案应是薄膜分离系统后有其他型式的CO2脱除级以达到最后的净化。
4. 低温分馏法
在低温下分馏可将EOR工程伴生气分离成甲烷流、CO2流和液态天然气流。可用于EOR工程伴生气的最典型的低温分馏法是美国Koch Prncess(KPS)公司的Ryan Holms。该工艺主