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碳捕集与封存技术助力油田高 效开发

时间:2025-04-21 15:34 来源:2025年4月 作者:朱益飞

近几年来,在国家“双碳”行动不断推进的大背景下,CCUS(碳捕集、利用与封存)技术是实现全球碳减排的重要途径,也是保障我国能源安全和推动经济协同发展的重要手段。各油田加大开发利用CCUS技术力度,把二氧化碳注入油层,通过萃取、增能、降黏,改善储层孔渗性,不仅能在实现有效碳封存实现减碳排放的同时,而且能有效提高油藏采收率,实现油田稳产增产,提升老油田生产能力延长数十年。

CCUS驱动油田绿色增产

截至目前,胜利油田共形成了七大类二十小类的CCUS标准体系框架,包括国际、国家、行业、地方、团体、企业等100余项标准。
CCUS在石油开发方面应用的理论基础和关键核心技术是二氧化碳混相驱油。实验数据显示,二氧化碳驱油效率比常规水驱高40%,一次封存率为60%~70%,通过多次再回收再注入,地下油藏实现二氧化碳近百分之百封存。该技术可提高石油采收率7%~20%,在胜利油田全面推广应用可采储量可增加1.2亿吨。
二氧化碳捕集技术是实施CCUS的源头,目前胜利油田已掌握高浓度工业气源物理法捕集和低浓度工业气源化学法捕集技术,开发研制了具有完全自主知识产权的高效全密闭液态注入装备技术,有效解决了二氧化碳零排放、精准计量、分压分注等“卡脖子”难题,该技术在国际上处于领先水平。利用该技术,中国石化建成了我国最大的碳捕集利用与封存全产业链示范基地、国内首个百万吨级CCUS项目“齐鲁石化—胜利油田百万吨级CCUS项目”。该项目2022年全面投产运行后,实现年注入封存二氧化碳100万吨、年增油近20万吨。同时,研制成功国内首台(套)百万吨级二氧化碳增压输送泵,建成了国内首条数字孪生长输管道,解决了长距离、超临界压力二氧化碳管输难题。该技术形成国内石油石化行业首个碳循环模式,打造了“低耗高效、规模输送、增油减碳、零碳排放、循环利用、安全封存”的全产业链核心技术和首台(套)装备系列,带动更多产业转型升级,探索出石油石化行业碳减排新路径,已成为石油石化行业能源绿色低碳转型典型案例。
利用二氧化碳驱油以提高油藏采收率已有60多年历史,这项采油技术正受到世界各国广泛关注。我国各大油田在利用二氧化碳驱油方面进行有益尝试,积累了不少成功范例。中国石油大庆油田1963年开展二氧化碳驱油室内试验,1985年开展先导性矿场试验。目前,已将二氧化碳驱油技术纳入战略储备技术,扩大二氧化碳产能建设和驱油试验区规模,并逐步将试验区从外围油田向老区油田延伸。中国石化华东油气1998年在江苏油田富14断块开展二氧化碳-水交替注入试验,两年注水2.4万立方米、二氧化碳620万立方米,采收率提高4%。随后,他们又在草舍油田开展二氧化碳混相驱矿场试验,于2008年实现混相,注气井吸气剖面明显改善,原油采出程度较水驱提高13%,增油效果明显。2017年,长庆油田在黄3区块开展二氧化碳驱油技术矿场试验,采用3注19采的注采井网,截至目前,累计注入液态二氧化碳26.3万吨,提高采收率15.1%,二氧化碳驱油效果良好。延长石油二氧化碳驱油技术及地质监测项目于2018年在杏子川采油厂启动,每年封存二氧化碳超10万吨,提高采收率8%以上。时隔4年,延长石油年捕集30万吨煤化工二氧化碳项目在陕西榆林市投产,每年可减排二氧化碳30万吨。

EOR技术具有成功的推广应用前景

  EOR技术(Enhanced Oil Recovery)是一种提高原油采收率的技术,主要通过热采、化学剂注入和气驱等方法来增加石油的采收量。EOR技术是通过向油层中注入化学物质、气体或热量,改善油、气、水及岩石之间的性能,从而开采出更多的石油。具体方法包括:‌利用电加热或蒸汽加热来降低稠油的粘度,使其更容易流动和采集的热采技术;‌通过注入特定的化学物质来改变油层的物理化学性质,从而提高采收率的化学剂注入‌;‌通过注入气体如二氧化碳或氮气,改变油层的压力分布,迫使石油向生产井移动的气驱技术。其优点主要有:一是提高采收率‌,EOR技术能够显著提高石油的采收率,特别是在传统开采方法难以达到的油藏中,二氧化碳驱油增产优势明显,试验应用结果表明,与采用传统水驱油方式相比,二氧化碳驱油项目在注入二氧化碳后,原油产量增加了近7倍;二是适应性强‌,适用于各种类型的油藏,包括稠油和高凝油,新的二氧化碳驱油技术,这些技术有望显著提高经济效益,并将二氧化碳注入的适用范围扩大到更广泛的油藏,美国能源部预测,下一代二氧化碳驱油技术有潜力生产超过600亿桶石油;三是降碳减排,相比传统的开采方法,EOR技术减少了对环境的破坏,符合可持续发展的要求。其缺点主要有:一是运行成本高,EOR技术的实施需要大量的投资,包括设备购置和运行成本;二是‌技术复杂‌,需要专业的技术和操作人员,且对油藏的了解要求较高;三是‌效果不一‌,不同油藏对EOR技术的响应不同,效果难以预测。

目前,EOR技术在全球多个油田得到了广泛应用,特别是在稠油开采中效果显著。例如,美国GlassPoint公司利用玻璃房槽式太阳能光热技术进行稠油热采,这种技术结合了太阳能聚光集热技术,提供了一种可持续的稠油开采方法。2023年,阿曼已建成投运Miraah太阳能EOR项目,目前该项目是全球最大的太阳能EOR项目。

油气开发应用实践结果证明,一次采油的采收率通常只有油藏原始石油地质储量的10%左右。二次采油技术用于延长油田的生产寿命,通常是通过注水或注气来置换石油并将石油驱入油井。二次采油的采收率通常可以达到油藏原始石油地质储量的20%至40%。而三次采油,通过采用EOR技术,石油采收率可达到油藏原始石油地质储量的30%至60%,甚至更高,商业应用的EOR技术具有成功的推广应用前景。
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