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二氧化碳驱油一举多得

 将二氧化碳注入能量衰竭的油层,可提高油气田采收率,同时对于保护环境也有积极意义

二氧化碳封存的潜力

科学家认为,碳捕捉与封存技术有助于减少温室气体排放和控制全球变暖,有广泛的应用前景。通过碳捕捉与封存技术可将液化二氧化碳注入地下深处,二氧化碳会留在水中或在水中溶解,也可能与煤或其他矿物结合,或经数千年之后与其他岩石结合在一起,形成稳定的碳酸盐。

据国际碳封存领导人论坛发布的报告显示,二氧化碳捕集和封存可以在大范围内削减二氧化碳排放。欧洲和北美已对二氧化碳捕集和封存项目做了大量前期工作,如削减二氧化碳捕集成本技术和开发新的燃烧方法,评估了封存能力,并研究了在1000年内各种结构储藏层中封存碳的表现,还开发了用于对被封存碳长期监测与鉴定的技术。据估计,与年排放240亿吨二氧化碳相比,世界年封存能力可超过110亿吨。

封存二氧化碳提高油田采收率

目前世界上大部分油田采用注水开发,面临着需要进一步提高采收率和水资源缺乏的问题,对此,国外近年来大力开展二氧化碳驱提高采收率技术的研发和应用。这项技术不仅能满足油田开发的需求,还可以解决二氧化碳的封存问题,保护大气环境。该技术不仅仅适用于常规油藏,还适用于低渗、特低渗透油藏,可以明显提高原油采收率。2006年美国提高采收率项目共计153个,其中82个是二氧化碳驱提高采收率项目。国际能源机构评估认为,世界适合二氧化碳驱油开发的资源约为3000亿~6000亿桶。

将二氧化碳注入能量衰竭的油层,可提高油气田采收率,已成为世界许多国家石油开采业的共识。二氧化碳纯度在90%以上即可用于提高采收率。二氧化碳在地层内溶于水后,可使水的黏度增加20%~30%,运移性能提高2~3倍;二氧化碳溶于油后,使原油体积膨胀,黏度降低30%~80%,油水界面张力降低,有利于提高采油速度、洗油效率和收集残余油。二氧化碳驱一般可提高采收率7%~15%,延长油井生产寿命15~20年。二氧化碳来源可从工业设施如发电厂、化肥厂、水泥厂、化工厂、炼油厂、天然气加工厂等排放物中回收,既可实现使气候变暖的温室气体的减排,又可达到增产油气的目的。

美国能源部2006年3月初发布的报告显示,美国未来油田资源采收率可望通过采用二氧化碳注入技术而得以提高。报告称,通过将排向大气的二氧化碳注入油层,可使美国214亿桶的探明石油储量最终增加890亿桶以上。

挪威石油管理局研究认为,采用二氧化碳回注,需建立将二氧化碳输送至油田的管网,回收石油费用估计为30~33美元/桶。

我国二氧化碳驱油的实践和前景

二氧化碳在我国石油开采中有着巨大的应用潜力。据“中国陆上已开发油田提高采收率第二次潜力评价及发展战略研究”结果,在参与本次评价的101.36亿吨常规稀油油田的储量中,适合二氧化碳驱的原油储量约为12.3亿吨,预计利用二氧化碳驱可增加可采储量约1.6亿吨。另外,对于我国现已探明的63.2亿吨的低渗透油藏原油储量,尤其是其中50%左右尚未动用的储量,二氧化碳驱比水驱具有更明显的技术优势。但是,二氧化碳驱技术在我国尚未成为研究和应用的主导技术。可以预测,随着技术的发展和应用范围的扩大,二氧化碳将成为我国改善油田开发效果、提高原油采收率的重要资源。

我国对二氧化碳驱油技术进行了大量的前期研究。例如,中国石油大庆油田利用炼油厂加氢车间的副产品——高纯度二氧化碳进行二氧化碳非混相驱矿场试验。虽然该矿场试验由于油藏的非均质性导致的气窜影响了波及效率,但总体上还是取得了降低含水率、提高原油采收率的效果。中原油田石油化工总厂建成了利用炼油废气生产液态二氧化碳的装置,其年生产能力达2万吨。这些二氧化碳将全部用于中原油田进行二氧化碳驱油,预计可提高原油采收率15%~20%,年增产原油5万多吨。

针对胜利油田特超稠油油藏的开采,胜利采油院研发成功以蒸汽吞吐为主、二氧化碳气体采油为辅、表面活性剂为调剖剂的综合热力采油新工艺,现场试验应用收到良好效果。胜利油田特超稠油油藏黏度大、埋藏深,从2005年起胜利采油院与胜利石油开发中心合作,在郑411、T826等特超稠油区开始二氧化碳辅助蒸汽吞吐的试验,首次把二氧化碳和水蒸气结合起来应用于热力采油,并据此展开更深入的理论研究,不断提高热采配套工艺技术水平。该院在郑411-P2井应用综合热采新工艺,注入液态二氧化碳200吨、蒸汽1980吨,平均日产油22.5吨,峰值达到43吨,周期产油1983吨,油气比达到0.91。