“双碳”愿景下CO2驱强化采油封存技术工程选址指标评价

在国家能源安全和“双碳”战略愿景下，CO₂驱强化采油封存技术(CO₂-EOR)因能助力油气行业转型发展，成为“低碳化”乃至“负碳化”的首选技术和最现实的选择。无论是实验、数值模拟还是现场实践，目前国内外学者对CO₂-EOR研究侧重于CO₂作为高效的驱油“催化剂”本身及油藏CO₂-EOR适应性认识，对于工程选址评价缺乏统一标准和系统研究。在充分调研国内外文献的基础上，结合中国CO₂-EOR应用进展和工程实践，明确了CO₂-EOR工程选址可行性评价所需的通用依据，指出了CO₂-EOR工程选址遵循“CO₂封存与驱油双统一”、安全性、经济性的专属性原则，并从CO₂-EOR工程选址的地质、工程、安全、经济4个要素开展了较详尽系统的研究，定性-定量构建了“4+8+27”CO₂-EOR工程选址三级指标评价体系(GESE)，以期为油藏开展CO₂     

二氧化碳捕集技术研究进展及其在驱油中的应用

控制二氧化碳(CO₂)排放对保护环境至关重要。综述了目前主流的CO₂捕集技术,包括吸收法和吸附法。介绍了膜分离、离子液体和超重力等化工过程强化技术分别结合吸收法和吸附法在CO₂捕集中的研究进展。CO₂驱油(CO₂-EOR)是CO₂捕集后重要的封存及利用方式,介绍了化学吸收法CO₂捕集应用于CO₂-EOR项目的典型案例。指出需要进一步降低目前CO₂捕集技术的能耗和成本、提高CO₂-EOR注入气源的质量和纯度,并对未来CO₂捕集、利用和封存技术的发展进行了展望。     

基于分子动力学方法的致密砂岩储层CO2驱油研究进展

随着致密砂岩储层CO₂-EOR项目的不断增加,亟需对CO₂与致密砂岩储层流体在孔隙介质中的相互作用机理进行研究,但室内实验难以观察到CO₂与流体在孔隙通道中的动态过程,而分子动力学模拟则可以弥补传统实验和数值方法的不足。为此,围绕该方法在CO₂-EOR研究中的2大重点——界面行为与受限空间运移行为,对包括萃取、溶胀、降黏、降低界面张力、最小混相压力、润湿性等6个方面界面行为的相关研究成果进行了系统梳理,结合前人对CO₂与致密砂岩储层流体在受限空间中运移行为的研究成果,提出了分子动力学在致密砂岩储层CO₂-EOR研究中的关键科学问题。研究结果表明：(1)分子动力学能够很好地将CO₂萃取原油中—轻烃组分的过程进行可视化,建议根据原油实际组分构成分析CO₂的萃取能力,从而弄清CO₂萃取原油中各组分的优先顺序及效率;(2)有关CO₂分子对原油溶胀降黏作用的研究,大多数成果中的原...     

CO2驱油对注气区域地表环境因子影响效应评价

环境风险监测贯穿于长庆油田CO₂-EOR项目的前期准备、项目运行和项目结束的各个阶段,对于确定CO₂驱地质封存的安全性、对周围环境的影响发挥着决定性作用。为研究长庆油田CO₂-EOR项目开发、生产过程中存在的CO₂泄漏风险及环境生态效应问题,确保CO₂驱油技术不会对环境产生显著负面影响,通过制定方案对试验区大气、土壤气CO₂浓度变化,土壤理化及生物学特征、植被、地表水环境等环境因子进行监测,并与试验区环境背景值进行比较,确定监测网覆盖区域内各环境指标的变化趋势。结果表明：长庆油田CO₂-EOR项目实施以来,并未对试验区各环境因子产生明显影响,这对验证CO2-EOR的安全稳定运行有着重要意义。     

CO2在非常规油气增产领域应用研究进展

针对CO₂在非常规油气增产领域的研究现状与挑战,概述了CO₂在压裂、驱油、封存过程中的12项应用机理;分析了近年来CO₂干法压裂技术、CO₂泡沫压裂技术、CO₂混合压裂技术和CO₂驱油技术的国内外研究现状与技术需求;展望了CO₂在非常规油气增产领域的未来研究重点。     

CO2吞吐技术应用进展

CO₂吞吐工艺是一种可应用于常规与非常规油藏的有效提高采收率技术。从室内实验研究到重点领域的应用实践方面总结了CO₂吞吐技术应用进展,对不同技术路线的现场试验进行了回顾与分析。应用结果表明:CO₂吞吐技术对不同油品、不同类型的油藏都有广泛的适用性,在国内外矿场应用中均取得了良好效果;CO₂复合吞吐、CO₂协同吞吐、超临界CO₂吞吐、纳米颗粒辅助CO₂吞吐技术将是未来的主要发展方向,其中,超临界CO₂吞吐和纳米颗粒辅助CO₂吞吐技术目前仍然局限于实验室阶段,还需进一步研究并通过矿场应用证实其实用性。在2060年前实现碳中和的背景下,CO₂吞吐技术应用规模将进一步扩大,该研究也将对CO₂吞吐技术的推广应用提供技术支持。     

松辽盆地幔源CO2分布规律与运聚成藏机制

对CO₂碳同位素组成和³He/⁴He值分析表明,松辽盆地高含CO₂天然气藏中的CO₂皆为幔源成因.在对已发现含CO₂天然气分析的基础上,研究了松辽盆地CO₂在含量、层系和平面上的分布规律.研究结果表明,松辽盆地CO₂在含量上具有"两端元"的分布特征;受区域盖层和储层性质的控制,在层位上,CO₂主要富集于营城组和泉四段;在平面上,CO₂呈多个点状或狭长带状局限分布,其平面分布明显受控于深大断裂,与基底大断裂和火山岩体具有较好的伴生关系.幔源CO₂运聚成藏机制可概括为:深部热流底辟体的顶部是CO₂的储集库,基底大断裂向下收敛于拆离带并沟通CO₂气源,CO₂通过基底大断裂和古火山通道向上输导,并在适当圈闭中聚集成藏.运聚通道组合类型决定了气藏中CO₂的含量及含CO₂天然气的赋存层位,幔源CO₂的运聚通道可划分为3种组合类型.建立了松辽盆地含CO₂天然气藏的"三阶段"成藏模式.     

底水砂岩气藏注CO2驱气提高采收率机理及埋存效果

注CO₂已被广泛应用于提高油气藏采收率,但有关底水砂岩气藏注CO₂驱及CO₂埋存协同开发的研究较少,气态CO₂和超临界态CO₂驱替天然气的机理和差异尚不明确。为了改善底水砂岩气藏水侵情况和明确气态与超临界态CO₂驱提高采收率及CO₂埋存机理,以X底水砂岩气藏为例,开展了注CO₂驱适宜度评价,提出了X气藏CO₂驱最优开发方案,并对比了气态和超临界态CO₂驱提采机理和效果,最后对注CO₂驱最优方案开展了生产及埋存预测。研究结果表明：(1) X气藏适合进行注CO₂驱,注CO₂提高采收率的最优方案即注采井网为低注高采、关井时机为采出气CO₂浓度达10%～20%、转注时机为地层压力7.5 MPa、压力恢复水平为地层压力7.5 MPa、注气速度为3.5×10⁴ m^...     

低渗废弃气藏注超临界CO2采热发电技术及经济性分析

高温废弃气田埋藏深、渗透率低、地热能丰富,适合循环注采CO₂开发。为实现CO₂现场应用及地热高效开发,可在地热开采前注入CO₂提高天然气采收率并恢复气藏压力。但对地下CO₂采热过程还缺少系统研究,利用地面CO₂发电热力循环过程也未见相关报道,CO₂采热发电的经济性更需详细分析。为此,首先基于典型高温废弃气田建立了地热开发模型,全过程分析了地下CO₂采热各阶段储层温压变化和采热速率;随后提出了有机朗肯循环和CO₂直接循环发电方式,对发电热力循环过程进行了优化计算;最后采用平准化发电成本计算方法,对CO₂采热发电成本进行了评价。研究结果表明,对于120℃、1 500 m×1 000 m×50 m的废弃气藏,提高采收率和压力恢复阶段可埋存CO₂ 11.75×10⁸m³;CO₂注采方式对地热阶段CO₂埋存量影响较大,但30年内CO₂采热速率均可维持在约10 MW;有机朗肯循环系统发电速率最高为132.7 kW,而CO₂直接循环系统可达718.5 kW;CO₂购买费用对发电成本影响较大,价格低于7~10美元/t时,低渗废弃气藏注CO₂采热发电成本与现有煤电成本持平。     

中国东北地区幔源-岩浆CO2赋存的地质记录

在松辽盆地南部及海拉尔盆地CO₂气藏和片钠铝石研究的基础上,根据中国东北地区CO₂气藏中CO₂的碳同位素、氦同位素,各盆地片钠铝石的碳、氧同位素的数据,以及CO₂气藏（苗）与断裂和火山岩的关系,对中国东北地区CO₂的成因及其与片钠铝石的关系进行了研究。分析认为中国东北地区的CO₂绝大多数为幔源-岩浆成因,且形成片钠铝石的CO₂与幔源-岩浆CO₂同源;片钠铝石是CO₂的“示踪矿物”,记录了地质历史时期CO₂的聚集;地层水和原油中溶有大量的无机成因CO₂,经CO₂改造的地层水具有高矿化度及Na⁺ 、K⁺ 、HCO₃^-、CO₃^2-浓度高的特点。依据片钠铝石与CO₂的关系,地层水中离子浓度的变化,以及原油中溶解大量CO₂的事实,总结了中国东北地区幔源-岩浆CO₂赋存的地质记录。