CO_2驱配套地面工艺技术研究现状

CO_2驱油是油田提高采收率的重要手段之一,开展对CO_2驱油配套地面工艺全过程(CO_2的捕集、管输、增压及回注)的系统梳理与总结,有利于明确其关键技术问题,以推广该技术的应用。对CO_2捕集工艺而言,须明确各工艺方法的适用性,深入研究多法联用技术以适应工况的变化;根据所建膜分离和化学吸收法联合捕集工艺的模拟,表明该工艺方案可以实现对含高浓度CO_2产出气中CO_2的富集提纯以利于CO_2的循环注入工艺。对CO_2管道输送工艺而言,根据应用PR方程所开展的含杂质CO_2物性参数计算结果,明确了杂质种类、杂质含量以及沿线温度压力变化对CO_2物性参数的影响不可忽略,选用精度高的物性计算方法,关注杂质对管输CO_2相态及物性参数的影响至关重要;根据应用商用PIPESIM软件所建立的CO_2管输工艺模型计算结果,指出在水力热力计算结果上所开展的参数优化须充分考虑各种因素对运行参数的影响,以期得到更优的计算结果。对CO_2增压工艺而言,在相平衡控制和预处理基础上开展的增压设备选型是保证该工艺经济可行的关键。对CO_2回注工艺而言,完善的注入增压技术的应用须重点关注气体组成。最后,给出了CO_2驱配套地面各关键环节工艺设计的建议。     

吉林油田二氧化碳捕集、驱油与埋存技术及工程实践

系统总结吉林油田在CO₂捕集、驱油与埋存技术研究和工程实践方面形成的成型技术和矿场应用经验，阐述形成的全产业链配套技术系列。采用“模拟计算+中试试验+矿场应用”方法，研究证实了不同CO₂浓度捕集工艺在油田的适应性，研发了以新型活化剂为主的低耗能活化N-甲基二乙醇胺脱碳工艺技术，建立了主干网CO₂气相输送、井口超临界注入、采出流体气液分输的运行模式。根据不同气源条件，应用液相、超临界相、高压密相增压技术和设施，形成了气密封管、连续油管等井下注入工艺及配套防腐防堵技术。驱油实践中研发了锥形水气交替驱、CO₂泡沫驱、高气油比CO₂驱等采油技术与采出流体处理技术。通过数值模拟和现场试验探索，形成了直接回注、分离提纯后回注、混合回注3种产出气循环注入CO₂驱技术，并完建10×10⁴ m³/d循环注入站，实现了伴生气“零排放”。形成了碳通量、流体组分、碳同位素等监测一体分析的CO₂埋存安全监测技术，并确...     

油田CO_2驱采出气中CO_2循环回收技术进展

油田CO_2驱采出气中CO_2回收利用不仅可以保护环境,而且可以利用资源,提高经济效益。合理回收利用CO_2驱采出气资源将是我国未来发展的一个趋势。本文对CO_2驱采出气的特点进行了分析,详细介绍了当前CO_2驱采出气四种分离提纯工艺,包括化学吸收法、变压吸附法、膜分离法、低温精馏法等,并对各工艺的原理和优缺点进行了综合对比,得出低温精馏+膜法适用于CO_2体积分数高于70%的中等规模CO_2驱采出气的收集;低温精馏+化学吸收法适用于CO_2含量较高的大规模CO_2驱采出气的收集;膜法+化学吸收法适用于CO_2体积分数高于60%时不含水的CO_2驱采出气的收集。     

CO_2-EOR驱油技术实际应用浅析

CO_2-EOR(CO_2 enhanced oil recovery)是二氧化碳捕集、驱油与埋存的技术组合,在二氧化碳排放进大气前,将二氧化碳从工业或能源生产中分离出来实现捕集,通过适当方式运至封存地,并作为有效驱油物质注入地下储层。技术既能实现CO_2的地质封存,同时也能提高石油采收率。CO_2脱水除尘、CO_2注气压缩机选择、CO_2管道腐蚀控制是注采工艺的关键。     

中国CO_2驱油与埋存技术及实践

系统阐述近年来中国CO_2驱油和埋存理论及技术的最新进展,并提出了下一步发展方向。基于陆相油藏地质特征,发展和形成了5个方面的理论和关键技术:①丰富了对陆相油藏CO_2与原油间的组分传质特征、微观驱油和不同地质体埋存机理的认识;②形成了CO_2驱油藏工程参数设计、注采调控、开发效果评价等油藏工程技术系列;③发展了CO_2分层注气工艺、高效举升工艺、井筒腐蚀在线监测与防护等采油工程技术系列;④创新了CO_2捕集、管道输送、地面注入、产出气循环注入等地面工程技术系列;⑤形成了CO_2驱油藏监测、安全环保评价等配套技术系列。在此基础上提出了下一步技术发展方向:①突破低成本CO_2捕集技术,提供廉价的CO_2气源;②改善CO_2与原油之间混相的技术,提高驱油效率;③研发提高CO_2波及体积技术;④研制更高效举升工具和技术;⑤加强CO_2埋存监测基础理论研究和关键技术的攻关。吉林油田的实践表明CO_2驱油与埋存技术在中国具有广阔的应用前景。图4表5参36     

中原油田CO_2驱产出气分离和回注新方法

针对中原油田CO_2驱产出气中二氧化碳、甲烷含量及产气量波动范围大,产出的气难以直接燃烧、排放和管道输送需要进一步处理,而常规的工业脱碳方法不适用,研究了水合物分离及回注一体化方法。根据CH_4和CO_2生成水合物的条件存在显著差异进行分离,分离出的CH_4和N_2分离作为油田燃气,生成的水合物浆液可以直接回注地层,具有CO_2泡沫驱和表面活性剂驱的作用,能够提高采收率。结果表明该方法有适用范围广、回收率高、流程短、能耗低等优点,适合于中原油田CO_2驱产出气的处理。     

油田回注不同产出气类型的驱油效果分析

CO2排放量的增加会导致全球气温上升,若能收集CO2并注入油层,则能通过CO2驱油提高原油采收率。CO2驱分为混相驱和非混相驱,混相驱的采收率可达95%。但是,CO2驱油后期的气体突破会产出大量气体,排放到空气中还会造成污染。如果将产出气分离、提纯为纯净的CO2再注入地层,则会增加经济成本。国内外专家在采用纯CO2驱提高原油采收率方面已建立了非纯CO2的最小混相压力计算模型,但在混有烃类和氮气的产出气对提高原油采收率的影响方面研究较少。因此,研究CO2驱不同组成的产出气对驱油体系的相态、最小混相压力以及驱油效率的影响对设计CO2驱产出气回注方案具有参考价值。     

二氧化碳驱油藏产出气回注的可行性及其对驱油效果的影响

针对二氧化碳驱过程中产出的大量富含二氧化碳的伴生气回收利用的问题,开展了产出气直接压缩回注对驱油效果影响的研究,并分析其影响机制。以胜利油区正理庄油田高89块二氧化碳驱为例,采用经典的长细管法,测定该油田地层原油与二氧化碳的最小混相压力,在此基础上,利用长岩心物理模拟手段,测试了纯二氧化碳混相驱的驱油效率和矿场不同阶段产出气的驱油效率。结果表明:当产出气中二氧化碳含量为72.59%时,其驱油效率可达76.9%,基本达到纯二氧化碳混相驱的效果。同时,根据对不同阶段产出气的组分分析结果,探讨其组分特点对驱油效率的内在影响机制,研究认为,二氧化碳驱油藏产出气无需提纯而直接回注是可行的,为二氧化碳驱中后期大量产出气的处理提供了新的、可行的解决方法。     

橇装式CO_2驱产出气回收装置工艺技术研究

本文以张家垛油田小井组CO_2驱油产出气为研究对象,针对产出气的组分特点和回注气的质量要求,详细比较、分析了传统的CO_2回收工艺方法的优、缺点,借鉴了草舍油田驱油产出气固定式回收装置的成功经验,提出了采用橇装式回收装置的工艺路线,并模拟、分析了工艺方案中的工作压力、气体冷却温度和CO_2液化比例等参数。橇装模块的设备布置简捷紧凑,移动方便,能适应不同油田边远环境下的使用要求,具有很强的实用价值。     

醇胺法脱碳工艺参数中试实验与模拟优化

醇胺法脱碳已广泛应用于天然气净化工艺中,为了达到降能增效的目的,需要对醇胺法脱碳的工艺操作参数进行优化。在前期优选配方研究的基础上,笔者利用一套中试实验装置,分析中试实验操作参数变化对配方胺液吸收和再生效果的影响,得到较优的吸收和再生工艺操作参数范围。结合实验结果,采用HYSYS软件建模,对于不同CO_2含量的原料气在处理量为50Nm~3/h时进行醇胺法脱碳工艺参数的优化分析,确定在相应的醇胺循环量下最优的吸收温度为55℃、吸收压力为3.0 MPa、再生温度117℃、再生压力45kPa及不同CO_2含量的原料气处理量与醇胺循环流量的最大气/液比,为醇胺法脱碳的工业应用提供参考。     

将CO_2转化为燃料的完整的装置组成

(1)CO_2烟气处理器:将CO_2气流进行粗提纯以去除重质颗粒。碳科学公司的工艺过程无需高纯CO_2,因此可采用较低成本的CO_2捕集与处理措施。(2)生物催化剂单元:用于CO_2转化过程的生物催化     

气体示踪在非均质特低渗透油藏二氧化碳驱气窜监测中的应用

延长靖边油田乔家洼区是CO_2捕集、埋存与提高采收率示范(CCUS)的先导试验区,属于特低渗透油藏,非均质性强,在气驱过程中易发生气窜,降低CO_2驱开发效果。为更好实施气窜监测,掌握气窜特征和规律,文章通过气体示踪剂背景浓度分析及配伍性实验筛选确定采用SF6作为监测示踪剂,同时研究合适的注入用量,通过现场实施,对注采井组连通关系、受效方向、示踪剂突破时间及气驱推进速度进行研究,再利用示踪剂解释对气窜的优势通道即高渗带的厚度、平均渗透率及平均孔道半径等有关参数定量计算。文章形成一套系统的陕北特低渗透油藏CO_2驱气相示踪剂监测方法,为CO_2驱油方案调整提供一定的依据,有助于提高CO_2驱整体开发效果。     

低渗透裂缝性油藏两级封窜扩大波及体积技术

为降低低渗透油藏CO_2驱油过程中窜逸现象的发生,选取低渗二维饼状岩心,用压裂设备逐渐加压对岩心造裂缝,采用反五点法模拟超前注水后低渗透油藏的开发,进行改性淀粉凝胶封堵裂缝后水驱、乙二胺封堵气窜通道后CO_2驱两级封窜实验。结果表明,改性淀粉凝胶可有效封堵地层中的裂缝,水驱及改性淀粉凝胶一级封窜裂缝后的采收率为23.4%;一次CO_2驱期间出现气窜,但气窜阶段仍是提高采收率的重要阶段,一次CO_2驱的采收率为21.3%;乙二胺可有效封堵低渗层气窜通道,扩大CO_2波及体积,乙二胺二级封窜后CO_2驱采收率为15.0%。在反五点法岩心物理模拟实验中,水驱及水驱后改性淀粉凝胶一级封窜地层中裂缝+CO_2非混相驱后乙二胺二级封窜气窜通道的采收率为59.6%,增油效果明显。图5表4参26     

恩平凹陷北部隆起构造带油气成因来源及成藏过程研究

恩平凹陷北部隆起构造带油气资源丰富,类型众多,但各构造贫富差距较大,区域成藏认识不明。通过对区内油、气、岩样品生物标志化合物、同位素、流体包裹体发育特征进行系统研究,认为研究区所发现的原油可划分为4种类型,主要来源于恩平17洼文昌组半深—深湖和浅湖—半深湖相两类优质烃源岩,烃类气体为混合有机质生成的原油伴生气,CO_2气体主要为幔源无机成因气。研究区油气充注表现为"两期油、两期CO_2、一期烃类气"充注特征,两期原油充注时间分别为13.8～7.7 Ma和4.9～0 Ma,且早期原油充注比率沿运移方向逐渐增加,两期CO_2充注时间分别为11.6～6.1 Ma和0.3～0 Ma,一期烃类气充注时间为4.9～0 Ma,其中第一期CO_2对第一期原油形成的油藏驱替作用明显;研究区油气成藏过程表现为"南北洼双源供烃、两期油充注、断脊联控、CO_2驱替、烃类气改造油藏"的特征。本文研究成果可为研究区未来油气勘探提供成藏过程定量研究的参考依据。     

注CO_2驱油技术的室内评价方法及应用概况

注CO_2驱油作为一种有效提高采收率的方法,在油气田开采中已经占据越来越重要的地位。阐述了CO_2驱油机理、及其对应的驱油方式。其中比较系统的总结出了现行测定及评价注CO_2驱参数的各种室内试验方法并调研了CO_2驱油技术的国外概况和国内应用现状,提出在气源上,建议有关油田与工厂合作,合理的利用工业废气,开展CO_2捕集和驱油埋存先导性研究。     

低温分馏法处理高浓度的酸性气体

目前,国外正在发展注CO_2以提高原油采收率的方法(CO_2/EOR),采出的油田气中,CO_2含量可从初期的10％左右很快上升至70～80％,然后稳定在此水平。这类原料气中不但酸气含量高,而且在处理工艺上还会遇到若干特殊问题。处理这种CO_2含量高且有波动的原料气,现有的工艺方法(如醇胺法和热钾碱法     

油藏CO2驱过程中最小混相压力的动态变化及其影响因素分析

为了进一步研究CO₂驱过程中最小混相压力(MMP)的动态变化,为油气CO₂驱产出伴生气回注提供理论依据,针对吉林油田CO₂驱示范区的油藏工况,利用经验模型法和PVT方法分析计算MMP,进行了CO₂驱过程中油气组分及MMP变化的动态分析,研究了MMP的变化规律及其影响因素。结果表明,2种方法所得MMP差值为4%～8%,与实验值的误差为5.36%。在油藏CO₂驱生产过程中,由于CO₂的抽提作用使原油中的中轻质组分(C₂～C₆)减少,导致MMP增大。注入气的组分对MMP也有较大影响,纯CO₂中加入C₂H₆等轻质组分会降低MMP。CO₂驱油藏产出气中含有CO₂,CH₄和(C₂～C₄)等轻质组分,可以将其与纯CO₂混合后回注,当...     

三种海上平台天然气脱硫工艺仿真与对比研究

针对我国海上含硫、高硫气田开发项目逐渐增多,但海上平台天然气脱硫技术储备相对薄弱,严重制约气田开发的问题,选择醇胺工艺、络合铁工艺、膜分离工艺作为研究对象,基于Aspen系列软件建立工艺仿真模型,分别从设备成橇体积、脱硫产物处理、系统能耗、工况(酸气处理量、H₂S含量)变化影响与参数调整方面进行对比分析。研究结果表明：络合铁工艺脱硫产物(硫磺)无需二次处理,相同工况下系统能耗最低;膜分离工艺设备成橇体积最小,抵抗工况变化能力最强。因此相较于膜分离技术,络合铁工艺技术更成熟,推荐用于海上天然气脱硫;“膜分离+酸气回注”体系在节能减排、助力实现“双碳”目标方面具有可观前景,值得进一步研究。     

CO2驱合理注入量计算方法

确定CO_2合理注入量对CO_2驱油藏工程设计及动态调整至关重要。考虑CO_2驱替特征,将CO_2驱过程划分为3个带——纯CO_2流动带、CO_2-原油混合带和纯原油流动带,基于该模式建立CO_2驱合理注入量计算模型,结合FICK定律和室内实验结果,计算模型的关键参数,实现模型求解,建立不同产水率下CO_2驱注采质量比随压力水平变化图版。研究发现,在保持一定地层压力的情况下,产出原油、CO_2与水的地下体积等于纯CO_2流动带中CO_2占据的孔隙体积与CO_2-原油混合带中原油膨胀体积之和;CO_2-原油混合带内,混相驱CO_2扩散速度呈现先快后慢的特点;随压力水平的升高,注采质量比逐渐增大,但增大趋势变缓;产水率越高,注采质量比越低;结合矿场试验数据验证了研究的可靠性。应用研究成果,可方便准确地计算CO_2驱油藏合理注入量,指导CO_2驱方案设计和动态跟踪调控。     

某油田CO_2驱伴生气杂质对回注条件的影响

为保证循环回注CO_2驱油田伴生气的注入效果,将某油田先导试验区见气井气质组分按比例做离散处理形成初始数据并建立了仿真模型。利用所建模型分别对含氮气、硫化氢和轻烃三种杂质的伴生气物性进行了计算,分析了各杂质含量对临界压力、临界温度、相平衡以及密度的影响。结果发现,氮气含量的变化对相平衡影响最大,硫化氢和乙烷的影响较小。含杂质的伴生气其临界压力均高于纯CO_2,临界温度的升高或降低则取决于杂质的种类。在实际工程中,为了减少伴生气在回注过程中的密度波动,注入压力应高于伴生气的临界压力;当伴生气氮气含量高达20%时,回注压力需在12.56 MPa以上;当伴生气轻烃含量在80%以内,回注压力保持10.31 MPa以上即可保证回注效果。