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碳捕集與封存技術(shù)助力油田高 效開發(fā)

時間:2025-04-21 15:34 來源:2025年4月 作者:朱益飛


近幾年來,在國家“雙碳”行動不斷推進(jìn)的大背景下,CCUS(碳捕集、利用與封存)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)全球碳減排的重要途徑,也是保障我國能源安全和推動經(jīng)濟(jì)協(xié)同發(fā)展的重要手段。各油田加大開發(fā)利用CCUS技術(shù)力度,把二氧化碳注入油層,通過萃取、增能、降黏,改善儲層孔滲性,不僅能在實(shí)現(xiàn)有效碳封存實(shí)現(xiàn)減碳排放的同時,而且能有效提高油藏采收率,實(shí)現(xiàn)油田穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn),提升老油田生產(chǎn)能力延長數(shù)十年。

CCUS驅(qū)動油田綠色增產(chǎn)

截至目前,勝利油田共形成了七大類二十小類的CCUS標(biāo)準(zhǔn)體系框架,包括國際、國家、行業(yè)、地方、團(tuán)體、企業(yè)等100余項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。

CCUS在石油開發(fā)方面應(yīng)用的理論基礎(chǔ)和關(guān)鍵核心技術(shù)是二氧化碳混相驅(qū)油。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示,二氧化碳驅(qū)油效率比常規(guī)水驅(qū)高40%,一次封存率為60%~70%,通過多次再回收再注入,地下油藏實(shí)現(xiàn)二氧化碳近百分之百封存。該技術(shù)可提高石油采收率7%~20%,在勝利油田全面推廣應(yīng)用可采儲量可增加1.2億噸。

二氧化碳捕集技術(shù)是實(shí)施CCUS的源頭,目前勝利油田已掌握高濃度工業(yè)氣源物理法捕集和低濃度工業(yè)氣源化學(xué)法捕集技術(shù),開發(fā)研制了具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的高效全密閉液態(tài)注入裝備技術(shù),有效解決了二氧化碳零排放、精準(zhǔn)計量、分壓分注等“卡脖子”難題,該技術(shù)在國際上處于領(lǐng)先水平。利用該技術(shù),中國石化建成了我國最大的碳捕集利用與封存全產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)痉痘?、國?nèi)首個百萬噸級CCUS項(xiàng)目“齊魯石化—勝利油田百萬噸級CCUS項(xiàng)目”。該項(xiàng)目2022年全面投產(chǎn)運(yùn)行后,實(shí)現(xiàn)年注入封存二氧化碳100萬噸、年增油近20萬噸。同時,研制成功國內(nèi)首臺(套)百萬噸級二氧化碳增壓輸送泵,建成了國內(nèi)首條數(shù)字孿生長輸管道,解決了長距離、超臨界壓力二氧化碳管輸難題。該技術(shù)形成國內(nèi)石油石化行業(yè)首個碳循環(huán)模式,打造了“低耗高效、規(guī)模輸送、增油減碳、零碳排放、循環(huán)利用、安全封存”的全產(chǎn)業(yè)鏈核心技術(shù)和首臺(套)裝備系列,帶動更多產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級,探索出石油石化行業(yè)碳減排新路徑,已成為石油石化行業(yè)能源綠色低碳轉(zhuǎn)型典型案例。

利用二氧化碳驅(qū)油以提高油藏采收率已有60多年歷史,這項(xiàng)采油技術(shù)正受到世界各國廣泛關(guān)注。我國各大油田在利用二氧化碳驅(qū)油方面進(jìn)行有益嘗試,積累了不少成功范例。中國石油大慶油田1963年開展二氧化碳驅(qū)油室內(nèi)試驗(yàn),1985年開展先導(dǎo)性礦場試驗(yàn)。目前,已將二氧化碳驅(qū)油技術(shù)納入戰(zhàn)略儲備技術(shù),擴(kuò)大二氧化碳產(chǎn)能建設(shè)和驅(qū)油試驗(yàn)區(qū)規(guī)模,并逐步將試驗(yàn)區(qū)從外圍油田向老區(qū)油田延伸。中國石化華東油氣1998年在江蘇油田富14斷塊開展二氧化碳-水交替注入試驗(yàn),兩年注水2.4萬立方米、二氧化碳620萬立方米,采收率提高4%。隨后,他們又在草舍油田開展二氧化碳混相驅(qū)礦場試驗(yàn),于2008年實(shí)現(xiàn)混相,注氣井吸氣剖面明顯改善,原油采出程度較水驅(qū)提高13%,增油效果明顯。2017年,長慶油田在黃3區(qū)塊開展二氧化碳驅(qū)油技術(shù)礦場試驗(yàn),采用3注19采的注采井網(wǎng),截至目前,累計注入液態(tài)二氧化碳26.3萬噸,提高采收率15.1%,二氧化碳驅(qū)油效果良好。延長石油二氧化碳驅(qū)油技術(shù)及地質(zhì)監(jiān)測項(xiàng)目于2018年在杏子川采油廠啟動,每年封存二氧化碳超10萬噸,提高采收率8%以上。時隔4年,延長石油年捕集30萬噸煤化工二氧化碳項(xiàng)目在陜西榆林市投產(chǎn),每年可減排二氧化碳30萬噸。

EOR技術(shù)具有成功的推廣應(yīng)用前景

  EOR技術(shù)(Enhanced Oil Recovery)是一種提高原油采收率的技術(shù),主要通過熱采、化學(xué)劑注入和氣驅(qū)等方法來增加石油的采收量。EOR技術(shù)是通過向油層中注入化學(xué)物質(zhì)、氣體或熱量,改善油、氣、水及巖石之間的性能,從而開采出更多的石油。具體方法包括:‌利用電加熱或蒸汽加熱來降低稠油的粘度,使其更容易流動和采集的熱采技術(shù);‌通過注入特定的化學(xué)物質(zhì)來改變油層的物理化學(xué)性質(zhì),從而提高采收率的化學(xué)劑注入‌;‌通過注入氣體如二氧化碳或氮?dú)?,改變油層的壓力分布,迫使石油向生產(chǎn)井移動的氣驅(qū)技術(shù)。其優(yōu)點(diǎn)主要有:一是提高采收率‌,EOR技術(shù)能夠顯著提高石油的采收率,特別是在傳統(tǒng)開采方法難以達(dá)到的油藏中,二氧化碳驅(qū)油增產(chǎn)優(yōu)勢明顯,試驗(yàn)應(yīng)用結(jié)果表明,與采用傳統(tǒng)水驅(qū)油方式相比,二氧化碳驅(qū)油項(xiàng)目在注入二氧化碳后,原油產(chǎn)量增加了近7倍;二是適應(yīng)性強(qiáng)‌,適用于各種類型的油藏,包括稠油和高凝油,新的二氧化碳驅(qū)油技術(shù),這些技術(shù)有望顯著提高經(jīng)濟(jì)效益,并將二氧化碳注入的適用范圍擴(kuò)大到更廣泛的油藏,美國能源部預(yù)測,下一代二氧化碳驅(qū)油技術(shù)有潛力生產(chǎn)超過600億桶石油;三是降碳減排,相比傳統(tǒng)的開采方法,EOR技術(shù)減少了對環(huán)境的破壞,符合可持續(xù)發(fā)展的要求。其缺點(diǎn)主要有:一是運(yùn)行成本高,EOR技術(shù)的實(shí)施需要大量的投資,包括設(shè)備購置和運(yùn)行成本;二是‌技術(shù)復(fù)雜‌,需要專業(yè)的技術(shù)和操作人員,且對油藏的了解要求較高;三是‌效果不一‌,不同油藏對EOR技術(shù)的響應(yīng)不同,效果難以預(yù)測。

目前,EOR技術(shù)在全球多個油田得到了廣泛應(yīng)用,特別是在稠油開采中效果顯著。例如,美國GlassPoint公司利用玻璃房槽式太陽能光熱技術(shù)進(jìn)行稠油熱采,這種技術(shù)結(jié)合了太陽能聚光集熱技術(shù),提供了一種可持續(xù)的稠油開采方法。2023年,阿曼已建成投運(yùn)Miraah太陽能EOR項(xiàng)目,目前該項(xiàng)目是全球最大的太陽能EOR項(xiàng)目。

油氣開發(fā)應(yīng)用實(shí)踐結(jié)果證明,一次采油的采收率通常只有油藏原始石油地質(zhì)儲量的10%左右。二次采油技術(shù)用于延長油田的生產(chǎn)壽命,通常是通過注水或注氣來置換石油并將石油驅(qū)入油井。二次采油的采收率通??梢赃_(dá)到油藏原始石油地質(zhì)儲量的20%至40%。而三次采油,通過采用EOR技術(shù),石油采收率可達(dá)到油藏原始石油地質(zhì)儲量的30%至60%,甚至更高,商業(yè)應(yīng)用的EOR技術(shù)具有成功的推廣應(yīng)用前景。
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