讓二氧化碳當(dāng)上“采油工”——記科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)億方級碳埋存與大幅度提高采收率CCUS關(guān)鍵技術(shù)
* 來源 : 中化新網(wǎng) * 發(fā)表時(shí)間 : 2023-3-3 8:00:00 * 瀏覽 : 773
在全球聚焦綠色可持續(xù)發(fā)展的背景下，碳捕集、利用與封存(CCUS)被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模溫室氣體減排的重要技術(shù)手段。中國石油天然氣股份有限公司吉林油田分公司的“億方級碳埋存與大幅度提高采收率CCUS關(guān)鍵技術(shù)及工業(yè)化應(yīng)用”，實(shí)現(xiàn)了將二氧化碳“藏起來”的同時(shí)“用起來”，使溫室氣體成為油藏開發(fā)的“采油工”。目前，吉林油田已應(yīng)用該技術(shù)建成了亞洲最大的二氧化碳捕集埋存與提高采收率(CCUS-EOR)示范項(xiàng)目，相關(guān)科技成果也獲得2022年度中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。
“我們研發(fā)的二氧化碳捕集埋存與提高采收率技術(shù)，在助力碳中和的同時(shí)，對保障國家能源安全起到了重要的支撐作用。”據(jù)吉林油田二氧化碳捕集埋存與提高采收率開發(fā)公司總工程師張德平介紹，經(jīng)過在大情字井油田的礦場試驗(yàn)證實(shí)，該技術(shù)能夠提高原油采收率25個(gè)百分點(diǎn)，相當(dāng)于新發(fā)現(xiàn)一個(gè)同等規(guī)模的油田。同時(shí)，應(yīng)用該技術(shù)建成的吉林油田示范工程已累計(jì)封存二氧化碳超10億立方米，相當(dāng)于植樹1800萬棵左右。
據(jù)了解，我國以陸相沉積油藏為主，儲層滲透率低，常規(guī)注水采油方式難以把油從孔隙中“推”出來，導(dǎo)致采收率有限。而二氧化碳與原油有很好的互溶性，在一定壓力下與原油互溶能顯著降低原油黏度，改善原油與地層水的流度比。同時(shí)，二氧化碳還可與原油混相形成油帶，增強(qiáng)原油在地層中的流動性，大幅提高低滲、特低滲透油藏的采收率。采用二氧化碳驅(qū)油的方式不僅能夠延長油田采出壽命，還能實(shí)現(xiàn)二氧化碳的地質(zhì)封存，實(shí)現(xiàn)資源開發(fā)和環(huán)境保護(hù)的雙贏。
然而，CCUS-EOR技術(shù)的應(yīng)用有許多難題需要面對，首先要解決的“攔路虎”就是高壓二氧化碳造成的強(qiáng)腐蝕問題。
“低滲油藏有個(gè)大特點(diǎn)，就是單井產(chǎn)量較低，防腐必須考慮成本和效益的平衡?！睆埖缕秸f，因?yàn)榧钟吞铩凹屹Y單薄”，像國外那樣直接使用不銹鋼管材防腐“肯定要虧”。因此，項(xiàng)目組在研發(fā)伊始就將低成本二氧化碳防腐技術(shù)作為項(xiàng)目研究重點(diǎn)之一，最終提出了“以緩蝕劑防腐為主，關(guān)鍵部位采用高等級防腐材料”的低成本綜合防腐技術(shù)路線，并配套形成了系列二氧化碳腐蝕評價(jià)方法、針對性的緩蝕劑體系、相應(yīng)的采油工藝及腐蝕監(jiān)測技術(shù)。“這種綜合防腐路線在實(shí)際應(yīng)用中也卓有成效，能夠?qū)⒏g速率控制在每年0.076毫米以下，油井的免修期也能延長到1000天左右，整體防腐效果非常好。”張德平說。
此外，在二氧化碳驅(qū)油的過程中，會有約20%的二氧化碳從地層中逃逸，隨原油回到地面。項(xiàng)目組首創(chuàng)了二氧化碳循環(huán)注入技術(shù)及相應(yīng)的埋存監(jiān)測技術(shù)，能夠第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)“越獄”的二氧化碳，并且將其重新捕集注回地層，實(shí)現(xiàn)了二氧化碳效益減排“零排放”。
張德平所在的研究團(tuán)隊(duì)從零起步，不斷攻關(guān)CCUS-EOR技術(shù)，先后形成了基于陸相沉積低滲透油藏的二氧化碳埋存與驅(qū)油一體化理論、基于二氧化碳埋存的大幅度提高采收率設(shè)計(jì)優(yōu)化與評價(jià)方法、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的二氧化碳“捕集、輸送、注入、壓裂、采出”全流程關(guān)鍵核心技術(shù)、基于全生命周期的二氧化碳規(guī)模埋存工業(yè)化應(yīng)用“四控”模式等多項(xiàng)創(chuàng)新成果。2022年5月，該技術(shù)成果通過石化聯(lián)合會組織的科技成果鑒定，業(yè)內(nèi)多名知名院士及專家一致認(rèn)為該系列技術(shù)成果整體達(dá)到國際領(lǐng)先水平。
在不斷突破技術(shù)瓶頸、推動CCUS-EOR技術(shù)的工業(yè)實(shí)踐中，吉林油田創(chuàng)新形成了精益求精的科研攻關(guān)模式、精雕細(xì)刻的開發(fā)管理模式、精打細(xì)算的提質(zhì)增效模式、精耕細(xì)作的生產(chǎn)運(yùn)維模式的“四精”CCUS全產(chǎn)業(yè)鏈配套發(fā)展模式，定型了CCUS全流程工藝技術(shù)與核心裝備。
“我們下一步要重點(diǎn)解決CCUS-EOR的成本和效益問題，加快推進(jìn)低濃度二氧化碳低成本捕集、長距離超臨界管輸和密相注入、驅(qū)油與埋存效果效益提升等?！睆埖缕酵嘎?，目前吉林油田正在與吉林石化共同建設(shè)國內(nèi)規(guī)模最大的超臨界二氧化碳輸送管道，預(yù)計(jì)2023年年底主體工程建成，在降低油田EOR工藝成本的同時(shí)，提高石化煉化企業(yè)的碳利用能力。當(dāng)前，吉林油田正加快推進(jìn)CCUS+產(chǎn)業(yè)發(fā)展，預(yù)計(jì)到“十四五”末，CCUS年產(chǎn)油量將達(dá)到40萬~50萬噸，年埋存二氧化碳量達(dá)到130萬~150萬噸;到2035年，峰值年產(chǎn)油150萬噸，年埋存二氧化碳400萬~500萬噸，力爭在國內(nèi)率先建成綠色低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展CCUS+“雙百”示范區(qū)。（中國化工報(bào) 靳雅潔）