二氧化碳驱油：有前景的绿色增产途径
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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。对于油田企业而言，把二氧化碳注入油层，通过萃取、增能、降黏，改善储层孔渗性，能在实现有效碳封存的同时提高油藏采收率，对油田稳产及经济创效起到显著作用。
企业实践
胜利油田CCUS技术跑进国际“赛道”
本报讯 目前，胜利油田正在重点完善CCUS项目的高效平稳运行、经济性分析、环境监测计划等内容，并向联合国清洁发展机制执行理事会（CDM-EB）提交英文版碳减排方法学申请，促进方法学实现国际互认。此前，胜利油田国内首个百万吨级CCUS项目在波兰被碳封存领导人论坛（CSLF）认证为旗舰项目，标志着胜利油田CCUS技术已具备国际水平，吸引了10多个国家和国际组织前来考察调研洽谈合作。
胜利油田CCUS项目部经理于法珍介绍说，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。胜利油田于1967年开展该技术攻关，通过几代人的持续努力，如今在国内首次建立陆相油藏二氧化碳高压混相提高采收率和封存率技术体系，让CCUS既是储碳的“保险箱”，又是采油的“金钥匙”。
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%，若在胜利油田全面推广应用，可采储量将超过1.2亿吨。
二氧化碳捕集技术是实施CCUS的源头，胜利油田相继攻克了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，能耗大幅下降。具有完全自主知识产权的首台（套）高效全密闭液态注入装备攻克了二氧化碳零排放、精准计量、分压分注等“卡脖子”难题，在国际上处于领先水平。
2021年7月5日，中国石化启动建设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”。2022年8月25日，该项目全面投产运行，覆盖石油地质储量2500余万吨，预计未来15年可累计注入封存二氧化碳1000余万吨、增油近300万吨。2023年7月11日，中国石化宣布国内首条百万吨百公里二氧化碳输送管道正式投运。为解决长距离、超临界压力二氧化碳管输难题，胜利油田边攻关边建设，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。这条管道一头连着二氧化碳捕集减排，一头连着封碳驱油。截至目前，示范区共注入二氧化碳125万吨，地层压力从22.4兆帕上升至32.5兆帕，日产原油从220吨上升至415吨，含水率从53%降至38%。
通过获取注入井、油井、管线等周边大气、土壤气、浅层地下水等27000多个监测值，研究人员发现二氧化碳浓度没有变化，表明示范区内没有泄漏。“意义重大，效果好于预期。”胜利油田高级专家张传宝说，这为石油石化行业探索出了碳减排新路径，可以带动更多产业转型升级。
百万吨级CCUS项目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。今年4月，该项目通过中国工业大奖评委会验收。专家组认为，该项目为我国低渗透油藏开发提供了路径，奠定了CCUS产业化发展的理论基础。5月，该项目入选国家能源局发布的能源绿色低碳转型典型案例。（庞世乾）
华东油气建设信息化智能化CCUS调峰中心
本报讯 小暑时节，室外温度接近40摄氏度，华东油气分公司（简称：华东油气）CCUS调峰中心的巡检机器人依循路线在烈日下巡检。CCUS调峰中心负责人李星表示：“华东油气CCUS调峰中心自引入智能防爆式机器人以来，将安全与效益水平推向了新高度。”
华东油气于2022年在江苏省泰兴市黄桥镇建成我国首个CCUS调峰中心，拥有集二氧化碳尾气捕集、输送、注入、驱油、封存于一体的CCUS全产业链工艺体系，推动了CCUS产业技术大发展。该中心每年回注封存二氧化碳100万吨。
华东油气在发挥CCUS调峰中心功能的过程中，积极开展信息化智能化建设。智能巡检系统通过图像识别、红外测温、语音对讲等功能对环境进行实时监控、采集数据和图像，对阀门状态、二氧化碳提纯装置、空压罐等设备进行连续高质量地往复巡检，对巡检范围内的硫化氢浓度、氧气含量、二氧化碳、甲烷、烟雾、噪声进行采集分析，一旦检测到异常便立即报警。
每天，智能防爆式机器人会进行4次巡检，按照设定路线巡检一圈需要60分钟，可对9个生产场景的65个采集点实现全区域全覆盖，采集65项数据，并将数据实时传输至监控中心，为生产管理人员提供决策依据。机器人不但能够自主执行巡检任务、及时捕捉风险信号，而且能在室外高温、高危、高压区域替代人工巡检，极大地提高了CCUS调峰中心的本质安全水平。
除了智能巡检系统，华东油气CCUS调峰中心还自主开发了电子化充装系统，二氧化碳产品计量充装实现了智能化、高效化。充装系统主要包括计划导入、称重接口、自助打单、APP管理四个模块，系统的各流程紧密衔接，充装车辆计划排单、现场安检、充装计量均实现信息化关联。自从电子化充装系统上线运行以来，计量充装流程得到优化，减少了司乘人员的等待时间，减轻了员工劳动强度，生产效益提升28%。（沈志军 姚晓翠）
江苏油田“碳”寻多样化应用领域
本报讯 截至目前，江苏油田气驱单元达到28个，日注二氧化碳300吨，累计注二氧化碳39.3万吨、增油12.3万吨，实现了封碳与增油双赢。
去年以来，在巩固CCUS技术在低渗低含水油藏单元应用成果的同时，江苏油田积极推广CCUS技术，“碳”寻多样化应用领域，取得良好成效。
沙53断块位于沙埝油田东南部，是典型的中低渗高含水复杂断块油藏。“这类油藏代表油田半数以上的储量类型，低产低效，却是未来提高采收率的主阵地。我们以沙53断块为示范引领，重点开展油田首个中低渗高含水复杂断块油藏二氧化碳驱开发矿场试验。”江苏油田开发管理部油田高级专家金勇说。
江苏油田CCUS技术团队全面梳理沙53断块的地质特点和油藏特征，评价水驱开发效果，认为注气难点在于气体注入后易沿水窜通道窜流，无法扩大波及范围。“我们在含油区中心部署点状重力驱井网，实现气体均匀扩散，同时采取主动防窜理念，创新提出‘憋压—水气交替’模式，收到较好效果。”江苏油田勘探开发研究院CCUS研究中心主任王智林说。
去年9月，江苏油田CCUS技术团队在注气井沙53-4井实施快速注气增压，经过数月连续注气，在采油井明显见效后又进行焖井，对应采油井沙53-5A井于今年6月1日开井，日产油是注气前3倍多。
江苏油田CCUS技术团队还将CCUS技术应用于低渗透高含水油藏花17断块，采用关井提压促混相模式，实施分阶段连续注气，初期最高日增油7.8吨，低产低效油藏焕发了新活力。
花43区块油藏规模小、封闭性强。他们开展大排量快速注气试验，增强补能效果。该区块关井注气一年，于去年11月底开井，日产量从1.5吨上升至5.6吨。花43区块气驱开发的成功为同类油藏气驱提高采收率提供了经验，为难动用储量效益开发探索了新路。
他们还开展页岩油二氧化碳吞吐技术研究及试验，为页岩油接替能量补充和效益增产提供指导，创新注二氧化碳相态实验拟合等基础研究，目前已编制完成油田首个页岩油二氧化碳吞吐方案，近期将进入现场实施阶段。
为提升CCUS驱油效率，江苏油田工程院采油室开展井下气液分离技术研究，针对CCUS区块采油井气窜问题，自主研发新型双螺旋气锚装置，有效分离进泵气体。目前，该装置现场应用3口井，平均泵效提高22%，合计日增油9吨。（王庆辉 阎焕玉）
知识链接
四种常见驱油方式
水驱
油田开发的首选驱油方式。主要优势是技术成熟、水源广泛、成本较低，对中高渗油藏和亲水型油藏驱油效果较好。
气驱
我国低渗油藏和潜山类厚油藏较多，采用的注入气大多是天然气和二氧化碳等。主要优势是可以解决水驱注入压力高、注不进、无水可注的问题。
化学剂驱
是在注入水中加聚合物、表面活性剂等化学溶剂。主要优势是增大水驱的波及体积、提高水驱效率。
热力驱
是专门用于稠油的开发技术，包括蒸汽驱、蒸汽吞吐、火烧油层和热水驱。主要优势是通过热介质加热地层油，地层油黏度大幅降低，提升流动能力。
新闻会客厅
嘉宾：汤勇 西南石油大学石油与天然气工程学院教授、博士生导师
问：我国有哪些油田先后采用了二氧化碳驱油技术，效果如何？
答： 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。
中国石油吉林油田2008年开展二氧化碳捕集埋存-提高采收率（CCS-EOR）项目示范工程。目前，该项目是我国配套技术最完善、最成功的二氧化碳捕集埋存-提高采收率项目。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。
总之，国内很多油田都对二氧化碳驱油技术进行了试验评价、可行性方案和现场试验。该技术应用范围越来越广、越来越成熟，特别是近年来，二氧化碳驱油技术和二氧化碳地质封存技术有机结合后，二氧化碳驱油技术得到快速发展。
问：二氧化碳驱油技术有何优势？
答：纯度在90%以上的二氧化碳即可用于提高采收率。二氧化碳在地层溶于水后，可使水的黏度增加20%～30%；溶于油后，原油体积膨胀，可使油的黏度降低30%～80%。二氧化碳驱油技术一般可提高原油采收率7%～15%、延长油井生产寿命15～20年，不仅能满足油田开发需求，而且能解决二氧化碳封存难的问题，保护大气环境，适用于常规油藏，对低渗、特低渗透油藏也能明显提高采收率。
问：用二氧化碳驱油，二氧化碳从何而来？
答：二氧化碳主要从两条途径获得：天然的二氧化碳气藏和捕集的二氧化碳。捕集的二氧化碳来源大致包括化肥厂在生产过程中产生的二氧化碳；石油天然气炼化、加工厂产生的二氧化碳；钢厂炼制钢铁产生的二氧化碳；燃煤电厂化石燃料产生的二氧化碳；煤化工企业生产过程中产生的二氧化碳；一些其他工业生产过程中产生的二氧化碳。
中国石化胜利油田开展的沙四段特低渗透油藏二氧化碳驱油项目，二氧化碳来源是中国石化齐鲁石化在工业废气中捕集提纯的。中原油田开展的注二氧化碳提高采收率（CO2-EOR）项目，二氧化碳来源是中原油田炼油厂烟道气。江苏油田和华东油气草舍油田二氧化碳主要来自黄桥二氧化碳气藏。
中国石油吉林油田二氧化碳来源于徐家围子火山岩气藏和化工厂，长庆油田和延长油田二氧化碳来源于煤化工企业。
问：煤化工企业将二氧化碳捕集利用于油藏驱油，存在哪些问题？
答：煤化工企业生产过程中会产生大量高浓度的二氧化碳，将其应用于油藏驱油是一种发展趋势。神华集团已建成每年10万吨以上的二氧化碳捕集与封存项目。延长石油榆林煤化已将捕集到的二氧化碳应用于靖边油田的CO2-EOR项目中。目前存在的主要问题是：二氧化碳捕集量能否满足油田需求，以及运输问题、成本问题、安全问题等。
问：煤化工企业二氧化碳捕集利用有哪些好方法？
答：虽然二氧化碳驱油技术在我国石油开采中有着巨大应用潜力，但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增强油田开发效果、提高采收率的重要资源。对现代煤化工企业而言，急需进一步开展相关理论、工艺技术研究和设施设备研发，以形成完整的二氧化碳捕集、封存（CCS）工业技术链，降低煤化工企业CCS项目成本，提高CCS项目的安全性。同时，煤化工企业与油田企业应加大对接与合作力度，以提高CCS项目的经济效益。
（本报记者 马 玲 采访整理）
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