二氧化碳溶解度

二氧化碳的物理和化学特性

1

二氧化碳的物理化学性质

二氧化碳在油田上应用于采油，是基于它的临界温度和临界压力低，有

类似于丙烷的物理性质，易于压缩，可以超临界态或液态输送，较其它气体

如氮气、甲烷易于膨胀、降粘、萃取石油，从而获得较高的石油采收率，因

而得到油田上的广泛应用。

1、二氧化碳的一般性质

在常温常压下，二氧化碳为无色无嗅的气体，分子量为44.01，其比重约

为空气的1.53倍，偏心因子为0.225。二氧化碳的临界温度为31.06℃，临

界压力为7.35MPa，临界点密度为0.4678g/mL，临界点粘度为0.03335mPa.s，

临界压缩因子为0.275，临界比容为2.135L/kg。在压力为1atm、温度为0℃

时，二氧化碳的密度为1.98kg/m3；导热系数为0.0126千卡/米·时·度；动

力粘度系数为138×10-6泊。在不同条件下，二氧化碳也可以气、液、固三种

状态存在，固态二氧化碳也叫干冰。二氧化碳化学性质不活泼，既不可燃，

也不助燃，无毒，但具有腐蚀性。它与强碱有强烈的作用，能生成碳酸盐，

在一定条件及催化剂作用下，二氧化碳还能参加很多化学反应，表现出良好

的化学活性。

2、二氧化碳与驱油有关的特性

（1）二氧化碳的密度随压力的升高而增加，随温度的升高而降低。在许

多油藏条件下，二氧化碳的密度与油藏原油相似，视特定的温度、压力或石

油组成的不同，二氧化碳的密度可高于或低于油藏原油，但通常高于气顶气。

（2）二氧化碳的粘度随压力的升高而增加，随温度的升高而降低。二氧

化碳的粘度比油藏原油的粘度要低。

（3）二氧化碳的压缩因子随温度的升高而增加，当压力较低时，随压力

的升高而降低，而当压力较高时，则随压力的升高而增加。

（4）从二氧化碳的P-T相图得到：二氧化碳的蒸汽压曲线始于气-液-固

三相点，终于临界点。三相点上，温度为-56.42℃，压力为0.519MPa，气-

液-固三相呈平衡状态。临界点对应的温度为31.16℃，压力为7.16MPa；在

临界点附近，气液两相形成连续的流体相区，它既不同于一般的液相，也不

同于一般的气相。

（5）二氧化碳可溶于水，它在水中的溶解度随压力升高而增加，随温度

2

的升高而降低。水中的含盐量也会影响二氧化碳的溶解度，含盐量愈高，溶

解度愈低。

二氧化碳很容易溶于原油中，且其溶解性随压力的增加而增强，但当压

力降低时，又会从原油中脱出。二氧化碳溶于原油中，会引起原油膨胀，粘

度降低，密度改变，同时降低界面张力。

（6）二氧化碳的化学性质

二氧化碳与水混合形成碳酸:H

2

O+CO

2

=H

2

CO

3

其混合液的稳定PH值在3.2-3.7，当二氧化碳的浓度从0增大到4.3m3/m3

时，水溶液的PH值从7降到3.2，即使二氧化碳浓度非常高，PH值仍保持在

3.2。其腐蚀性不大，如碳酸对软钢的腐蚀率约等于加有缓蚀剂的15%盐酸腐

蚀率的1/10，所以二氧化碳的一般油水井作业，无需使用缓蚀剂；但若长期

使用，如在二氧化碳驱的管道输送和注入中，则需进行二氧化碳脱水处理，

或对注入井、采油井管阀件进行防腐处理。

另一方面，亦可利用它的酸性，提高储层的渗透率，用碳酸水对地层增

产增注，如16m3的碳酸水可溶解165kg碳酸镁和91kg硅酸盐。另外，碳酸

水可阻止铁、铝氢氧化物胶凝沉淀，控制低渗流率储油层的粘土膨胀，起到

增注和保护储层的作用。但含二氧化碳的油、水从油井产出时，由于压力降

低，导致二氧化碳溢出，可能出现温度降低、碳酸盐沉淀，因此必须注意采

取油井防冻、防结蜡、防结垢等有效措施。

3

压力

（MPa）

-56.42-25-20-15-10-505

02.4424E-092.1332E-092.091E-092.0506E-092.0115E-091.9741E-091.9377E-091.903E-09

0.1010.00250260.00217390.00212980.00208770.00204700.00200780.00197010.0019339

11.17446000.02363280.02298790.02238780.02182710.02130110.02080580.0203366

2.51.17729001.05720001.03445001.01007000.06518210.06243720.06004950.0579371

51.18186001.06594001.04444001.02165000.99730100.97097700.94209100.9096780

7.51.18627001.07402001.05357001.03207001.00935000.98513700.95910000.9307470

101.19053001.08156001.06200001.04157001.02015000.99757200.97361600.9480030

151.19864001.09531001.07719001.05845001.03903001.01883000.99777800.9757430

201.20629001.10765001.09065001.07320001.05525001.03676001.01767000.9979430

251.21352001.11888001.10279001.08636001.06956001.05236001.03473001.0166500

301.22039001.12921001.11389001.09829001.08242001.06624001.04974001.0329200

351.22694001.13880001.12412001.10924001.09413001.07879001.06321001.0473800

401.23321001.14776001.13365001.11936001.10490001.09027001.07544001.0604400

451.23921001.15619001.14256001.12880001.11490001.10087001.08669001.0723700

501.24499001.16415001.15095001.13765001.12425001.11073001.09711001.0833800

601.25591001.17888001.16642001.15390001.14132001.12867001.11596001.1031900

701.26612001.19231001.18046001.16857001.15666001.14471001.13272001.1207100

温度

（℃）

表一二氧化碳在不同温度条件下的密度值（g/cm3）

4

续表1

压力

（MPa）

1080

01.8695E-091.8057E-091.7461E-091.6903E-091.638E-091.5889E-091.5426E-091.4989E-09

0.1010.00189900.00183340.00177180.00171440.00166070.00161020.00156280.0015181

10.01989600.01907700.01833160.01765400.01702960.01645280.01591790.0154198

2.50.05604370.05276570.04998350.04758650.04547470.04359260.04189770.0403585

50.87196000.13965000.12341100.11257200.10445500.09797550.09259520.0880050

7.50.89932700.82103200.66596000.22872900.19217100.17145400.15703800.1460340

100.92035000.85641700.77181100.62384600.37960300.28584700.24457700.2190950

150.95259300.90226100.84495100.77775200.69649600.59995400.50198200.4227730

200.97750800.93426700.88738700.83624800.78028800.71941400.65488000.5900410

250.99808400.95940000.91848000.87517700.82945100.78147100.73175200.6812950

301.01574000.98031600.94339200.90496500.86511100.82402000.78203000.7396460

351.03129000.99834300.96434400.92933500.89341600.85675700.81960700.7822920

401.04523001.01425000.98251700.95008000.91703800.88353900.84977400.8159780

451.05790001.02854000.99862200.96821200.93739700.90629900.87507200.8438970

501.06954001.04153001.01312000.98436400.95533900.92614800.89691800.8677930

601.09036001.06452001.03849001.01229000.98600000.95968700.93344000.9073560

701.10867001.08452001.06028001.03600001.01173000.98751200.96342200.9395260

温度

（℃）

表一二氧化碳在不同温度条件下的密度值（g/cm3）

5

续表2

压力

（MPa）

9

01.4576E-091.4185E-091.3815E-091.3464E-091.313E-091.2812E-091.2509E-091.1187E-09

0.1010.00147590.00143600.00139830.00136240.00132840.00129610.00126530.0011309

10.01495460.01451870.01410930.01372390.01336020.01301630.01269060.0112879

2.50.03895090.03765590.03645860.03534660.03431010.03334060.03243090.0285983

50.08401020.08048060.07732440.07447480.07188150.06950540.06731610.0584478

7.50.13717300.12978000.12345600.11794400.11307000.10871100.10477400.0894814

100.20092300.18692200.17560200.16614400.15805000.15099800.14476600.1215580

150.36678200.32753800.29872000.27648100.25861500.24381400.23125600.1879610

200.52939500.47638100.43220700.39620400.36687900.34271600.32248300.2555300

250.63154600.58410600.54032300.50102000.46644700.43638800.41036000.3217900

300.69753000.65644200.61712100.58018300.54604800.51492000.48680800.3842250

350.74520300.70877200.67343500.63958300.60753400.57750600.54961800.4409200

400.78241900.74938000.71714600.68597800.65610000.62768700.60085800.4911250

450.81297100.78249900.75268200.72370700.69573800.66890800.64331600.5351200

500.83892400.81047000.78258100.75539900.72904900.70363300.67923200.5736820

600.88153600.85608200.83109100.80665300.78284600.75973900.73738600.6379190

700.91589400.89259700.86970400.84727800.82537300.80403700.78331000.6895650

温度

（℃）

表一二氧化碳在不同温度条件下的密度值（g/cm3）