二氧化碳采油一石二鸟

原创 暗潮  2008-09-01 15:39:13  阅读 370 次 评论 0 条
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      利用CO2开采石油再将其埋存在油藏中,不仅可以提高石油采收率,而且能减轻温室效益,既实现了CO2减排的社会效益,又可以产生巨大的经济效益,可谓一石二鸟。
  今年夏季,我国大部分地区遭受了2000年以来最为严重的自然灾害:重庆沙坪坝等地一天降雨量达到266.6毫米,打破了115年以来的纪录;济南一小时降雨量就达151毫米,创造了有记录以来的最大值……在强降雨的同时,福州连续32天高温超过35摄氏度,为福州1880年有气象记录以来的最多连续高温天数;广东、浙江平均气温也达到同期最高值。
  这一系列事件与气候变暖密切相关,而“罪魁祸首”则是CO2。气候变暖不仅仅带来了自然灾害,甚至还给国家带来政治压力,一些外国媒体就有“中国是主要污染源”的说法。
  有没有既可以减少气候变暖“元凶”CO2的排放,又可以获得经济效益这样“一石二鸟”的好办法?可喜的是,在石油行业,的确就有这么一种方法,那就是利用 CO2 开采石油。

  实现双赢
  20世纪70年代开始,我国一直在进行注CO2提高石油采收率的研究工作。新疆、大庆、胜利油田都已进行了一定规模的矿场应用,吉林油田则开展了CO2清洁泡沫压裂研究,取得了良好的效果。中国石油大学(北京)曾针对辽河月东稠油进行了注CO2基础实验,结果表明CO2可以明显降低原油黏度,使原油体积膨胀、提高驱油效率,从而提高采收率。
  国内外室内研究和工业化应用结果表明,注CO2是一类很有效的提高采收率方法。但是由于我国缺少天然CO2气源,CO2驱始终未能成为主导的研究与应用技术。据中国石油大学(北京)提高采收率研究中心主任岳湘安教授介绍,在当前应对全球气候变暖的国际大背景下,工业排出CO2减排的利用为解决我国CO2驱气源不足提供了机会。而且,油气藏是封闭条件良好的地下储气库,可以实现CO2的长期埋存。该中心的侯吉瑞教授介绍,许多老油田利用常规方法开采已经抵近经济极限,特别是一些低渗透、井网不完善的小断块油田,以及天然气田的开发,都是注CO2开采的潜力所在。
  近年来,我国加快了该领域的研究步伐。去年,香山科学会议召开了第276次学术讨论会,专门探讨了“温室气体地下封存及其在提高石油采收率中的资源化利用”。作为执行主席之一的岳湘安教授表示,利用CO2开采石油再将其埋存在油藏中,不仅可以提高石油采收率,同时能减缓导致全球气候变暖的温室效益,既实现了CO2减排的社会效益,又可以产生巨大的经济效益,可谓一石二鸟。
  目前,“温室气体提高石油采收率的资源化利用及地下埋存”项目已纳入国家973 计划课题。该项目首席科学家、中国石油集团公司沈平平教授表示,CO2驱提高采收率技术以其适用范围大、驱油效率高、成本较低等优势,作为一项成熟的采油技术已受到世界各国的广泛重视。考虑到我国的基本国情,在现阶段实行CO2高效利用与地质埋存相结合的技术思路是缓解环境污染压力、提高石油采收率的有效途径。

  技术挑战
  “桔生于北则为枳”同样也适用于CO2开采石油。岳湘安教授介绍,在国外(尤其是美国)CO2混相驱已成为提高原油采收率的主导技术,而我国油藏中原油的突出特点“黏度高、蜡和胶质含量高、凝固点高”,多数油藏中的原油与CO2的最小混相压力较高,难以实现混相驱,所以CO2非混相驱应该是我国注CO2提高采收率的主要技术。北京大学能源与资源工程系教授李克文表示,注CO2采油方法与技术尽管在美国等国家取得了一定的成功,但许多科学与技术问题仍有待解决。而我国的油藏条件复杂,也就决定了我国要大规模地利用CO2提高采收率将面临更多特殊的理论与技术难点。
  利用CO2开采石油首先必须面对CO2的气源难题。侯吉瑞介绍,因为我国少有天然的二氧化碳源,而油田应用CO2的规模一般都很大,在CO2减排的大背景下,就需尽量避免开采地下天然CO2矿藏,通过回收利用提供CO2气源。虽然目前CO2的捕集技术很多,“但关键还是要解决成本问题,”沈平平教授指出,如果捕集的成本能够从目前的每吨40~50美元降到20~30美元,则可实现其在提高采收率中的大规模推广。
  在注CO2采油过程中,CO2在油藏中的窜流也是我国CO2驱面临的突出问题。我国油藏层间非均质性严重,同一油藏内的储层渗透率差异可达数十倍至上千倍。在许多油藏(尤其是低渗透油藏)中具有较发育的天然裂缝,连通的天然裂缝构成了注入水和气的窜流通道。另外,我国多数主力油藏已经历了十几年至几十年的注水开发,油藏经长期注水冲刷后形成了连通水井和油井、比原始孔道大几十倍甚至数百倍的大型窜流通道。岳湘安教授表示,国外注CO2提高采收率的油藏条件大都较好,原油黏度较低、油藏非均质性不是很强,而我国油藏中由于强非均质性和窜流通道而导致的CO2的窜流将严重地影响波及效率。
  腐蚀是利用CO2驱油过程中的又一重要难题。CO2对油气田管道和设备的腐蚀破坏往往造成重大的经济损失和灾难性事故。腐蚀严重的情况下,则出现油管断裂、套管破裂,甚至因油气泄漏而导致地表崩裂着火,油井报废。腐蚀问题就曾引起江苏某个油田准备了近十年的二氧化碳驱工作停止。沈平平教授指出,虽然我国对腐蚀问题的研究已经有几十年的历史,但迄今为止还没有真正有效的解决,因此仍需作进一步的研究。
  原油中蜡、沥青质和胶质含量高是我国多数油田原油组成的突出特点,因此我国油藏在注CO2采油过程中有机固相沉积以及由此而引起的油藏伤害,就要比国外许多油田严重得多,这也是我国注CO2采油中需要攻克的关键技术难点之一。

  实施建议
  与国外相比,针对我国具体油藏条件开展的CO2在石油开采中应用研究还不够充分,工艺上有待进一步成熟。国内各大油田虽然都不同程度地开展了矿场试验,但由于技术及设备等不配套、气源不落实以及管线腐蚀等原因,应用进展缓慢,目前的年消费量也不过5万吨左右。为了推动我国CO2的资源化利用,中国科学院院士费维扬建议国家尽快成立温室气体减排的全国性领导机构,研究制定我国温室气体减排的国内相关技术发展对策,特别是产业发展中减排技术对策研究,统筹规划CO2封存技术的研究。
  专家建议,我国应尽快开展二氧化碳排放源和沉积盆地中CO2封存地质体的综合评估,指定封存的战略规划,在国内找一个适合的油田开展CO2封存与驱油的先导性试验和可行性研究,做好技术准备。同时,鉴于我国CO2提高采收率、地下封存和CO2捕集运输技术复杂,学科和行业的综合性强,建议把二氧化碳提高采收率、封存、捕获和储运技术纳入国家科技发展规划。
  在进一步加强国际合作方面,专家建议应主动参加碳收集领导人论坛的各项活动,并争取尽可能多的国外援助项目,以带动我国在该领域的研究,使我国的研究工作在高起点上进行。(摘自:《中国石油石化》 作者:毛昭均    )

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