CO2捕集、利用和封存在能源行业的应用：全球案例分析和启示

为了实现中国21世纪中叶达到碳中和,大规模应用CO₂捕获、利用和封存(CCUS)技术可以减少能源行业的温室气体排放。通过对国内外CCUS技术、项目的调研,得出了关于未来CCUS部署的3个见解,这些见解有助于能源行业实现转型。首先,碳源浓度较低导致碳捕集效率低,从而导致碳捕集的经济成本较高的问题是目前CCUS项目无法商业化的主要因素,在发展当前的碳捕集技术,提高捕集效率和降低捕集成本的同时也应大力研究空气捕集技术,尤其是在工艺设计和新型吸附材料研发方面,争取实现弯道超车;其次,CO₂在油气藏和咸水层的封存与利用应当作为CCUS技术研究的重点,逐步实现大规模推广,并在技术升级和体系完善的基础上推广CO₂增强地热、煤层气等其他耦合技术;最后,应当在当前国际上较成熟的碳政策的基础上研究适合中国的激励政策,建立有效的法律法规。论文总结了当前CCUS的关键挑战,并为未来的CCUS研究方向提供了指导方向。     

空间信息技术在二氧化碳封存监测中的应用现状及展望

系统梳理了不同空间信息技术在CO₂封存监测中的应用现状,分析了空间信息技术在CO₂封存监测中面临的挑战,并对空间信息技术在CO₂封存监测中的发展前景进行了展望。目前在CO₂封存监测领域应用的空间信息技术主要有涡度相关法、遥感技术、地理信息系统、物联网技术和全球导航卫星系统等5类,涉及监测数据获取、定位与数据传输、数据管理与决策支持等3个环节。空间信息技术在CO₂封存监测中面临的挑战主要包括：针对不同监测目的、不同搭载平台以及不同监测场地,需选取与其相匹配的空间信息技术;针对空间信息监测数据来源广、数据量大的特点,需建立有效的数据存储与计算能力;空间信息技术需要与目前成熟的监测技术进行交互验证,促进协同作业。未来需建立空间信息技术监测方案设计方法与标准,建立跨尺度监测技术的协同应用方法,形成空间信息技术与人工智能和高性能计算技术协同应用,加快空间信息技术在中国碳封存项目中的应用。     

碳捕集、利用与封存技术的现状及前景

碳捕集、利用与封存(CCUS)是一种有效的碳处理技术。在碳中和背景下,中国CCUS技术将迎来万亿级产业风口。目前,CCUS技术各环节均取得了显著进展,但大规模应用仍面临诸多挑战。通过调研国内外CCUS技术文献以及全球正在运行和计划建设的CCUS项目,总结了国内外CCUS技术的发展现状和研究进展,进一步明确CCUS面临的挑战及未来发展前景。研究表明：目前碳捕集效率不足90%,碳捕集成本占CCUS项目总成本的60%～85%,碳捕集技术的研发重点应以燃烧前捕集(如乙醇、合成氨和天然气加工等行业)以及燃烧后捕集等以提高碳捕集效率、降低碳捕集成本为主;CO₂利用技术目前处于工业示范阶段,突破高温、高压环境瓶颈,寻找合适的催化剂提高碳利用效率是CO₂利用技术下一阶段的重点研究方向;CO₂在油气田和咸水层封存应围绕CO₂驱提高油气采收率和增加CO₂封存潜力开展进一步研究;CCUS项目需要克服实现经济盈利、技术创新、降本增效、政策补贴激励等挑战;CCUS耦合氢能、油气田地热能等新能源将成为未来...     

考虑驱油与碳减排双重效益的CCUS-EOR经济性及发展模式分析与探讨

双碳战略目标下,石油石化行业转型的重点、难点在于探寻低成本转型发展路径,这就要求系统研究各项转型技术的发展基础和规模潜力,统筹各项转型技术发展应用时序,形成支撑最优转型路径的技术组合和综合方案。碳捕集、封存与利用（CCUS）的技术成熟度较高,与石油石化产业协同耦合性较好,是石油石化转型的关键技术之一,但成本过高仍是目前阻碍CCUS技术规模化发展的主要问题。分析CCUS的经济性及探讨其发展模式,对于确定未来CCUS产业的发展布局,以及研究CCUS对石油石化行业转型的支撑潜力、石油石化行业的转型路径具有重要作用。为深入分析研究未来CCUS技术的经济性及在石油石化行业转型中的潜力和定位,本研究重点聚焦碳捕集与驱油封存（CCUS-EOR）,提出了一套全新的分析研判思路。首先,通过CCUS-EOR的全流程梳理,详细分析介绍了各个环节的成本,包括碳捕集、运输、驱油封存等环节,研判了未来各个环节的成本下降空间。其次,通过对未来油价和碳价的研判,分析了驱油及碳减排带来的经济收益,并进行了成本收益对比。基于CCUS-EOR各环节的成本收益分析结果,本研究进一步对中国未来不同模式下的CCUS-EOR项目进...     

CO2封存技术为提高油气产量开辟了新的领域

对于石油和天然气的开采者来说,注CO2能够增加石油、天然气的产量.对CO2进行封存,既为他们提供了机会,同时也为这些开采者增加了潜在的费用.     

海洋CO2地质封存研究进展与发展趋势

CO₂捕集、利用和封存是中国实现“双碳”目标的核心技术,也是全球研究的热点。CO₂地质封存是其中的关键环节,特别是海洋CO₂地质封存是今后的重点发展方向。以国内外海洋CO₂地质封存的发展历程为基础,结合典型CO₂海洋封存示范项目案例,系统梳理了国内外海洋CO₂地质封存理论研究进展,分析了CO₂在井筒流动、相变与传热、CO₂流体运移与储层物性参数展布规律、海洋地质封存机制及封存潜力、地质封存盖层完整性及安全性评估等方面的研究现状。认识到中国目前对海底地质结构中CO₂注入过程的多相态转化、溶解、捕获传质特征及动力学特性认识尚浅,对海洋封存机制及不同封存机制之间的相互作用机理尚不明确,未来应开展海洋CO₂动态地质封存空间重构机制研究,解决地质封存相态转化及流体动态迁移机理等关键科学问题,揭示海洋CO₂地质封存机制的相互作用机理,形成适用于中国海洋地质封存CO₂高效注入和增效封存方法。     

中国炼化行业CO2减排技术研究现状

文章分析了炼化行业CO2的主要排放源以及影响CO2排放的因素,探讨了炼化行业亟需发展的减排技术.提高炼油过程的能效是减少炼油生产过程碳排放的根本办法;开展CO2分离及资源化利用、发展碳捕集与封存技术是具有发展潜力的主要下游碳处理技术;发展生物炼制并探寻生物炼制与石油炼制的适宜发展模式,尚面临诸多困难,但却是促进我国能源结构调整、发展生物质能源的有效措施.     

CO2回收和捕集技术及应用新进展

主要介绍几种CO2回收利用方法：溶剂吸收法,变压吸附法,有机膜分离法和催化燃烧法。评述了CO2捕集技术及应用：脱除CO2新溶剂、基于氨的新工艺、CO2吸附技术、易于CO2捕集的纯氧燃烧、分离CO2的膜法技术以及CO2制取碳酸氢钠技术。     

CCS—EOR项目碳净减排量方法学模型

介绍了碳捕集与驱油封存项目工艺流程,以此为基础建立了碳捕集与驱油封存过程碳净减排量的计算模型。以50万吨/年碳捕集与驱油封存项目为例,参照目前主流工艺水平,核算了每吨CO2的实际减排量和能量消耗值。计算结果表明,对碳捕集与驱油封存项目,在没有采出气回收环节的情景下,每吨CO2的净减排量为0.496 5 t,能量消耗值为5.740 5 GJ;在有采出气回收环节的情景下,每吨CO2的净减排量为0.395 1 t,能量消耗值为6.6117 GJ。     

低渗透油藏CO2驱提高采收率技术进展及展望

CO2驱技术可以提高低渗透油藏采收率和实现CO2地质封存,在中国具有广阔的应用前景.针对中国陆相低渗透油藏复杂的地质和开发特征,系统阐述了中国石化CO2驱油理论、油藏工程优化设计、注采工程及防腐工艺、产出CO2回收利用等技术进展及矿场试验情况.分析了低渗透油藏CO2驱技术面临的挑战和技术需求,从低成本CO2捕集、输送、...     

A Laboratory Investigation into Carbon Dioxide Flooding by Focusing on the Viscosity and Swelling Factor Changes

Abstract

Carbon dioxide flooding is an efficacious method of enhanced oil recovery (EOR) that has become one of the most important EOR processes. It is a very complicated process, involving phase behavior that can increase oil recovery by means of swelling, evaporating, and lowering oil viscosity. The present investigation reports the results of extensive experimental and theoretical work (using Eclipse 300 [2007]) to determine the viscosity and swelling factor changes of the live oil in the Cheshmeh Khoshk reservoir in southwestern Iran (Ilam District); minimum miscible pressure (MMP) was also determined. In this study, the potential of carbon dioxide injection application in improving oil recovery by simulating slim-tube experiments was studied. In order to obtain representative fluid samples of a reservoir, the right operation of mixing the separator oil and gas samples to match the bubble point pressure was necessary. The potential application of the study is that a good estimate of the recovery improvement under carbon dioxide gas injection, which will be the basic input parameters for the economic feasibility study, and a decision can then be made whether to implement or abandon the prospective project.     

层内生气提高采收率技术在中原断块油田的应用

介绍了层内生气提高采收率技术机理、室内岩心模拟实验,并对典型区块进行了详细的分析。现场应用21井次,区块平均注水压力下降9．5MPa,单井平均增加注水量5321．9m^3,累积增加注水量111759m^3,油井累积增油15187。49t。矿场试验表明,层内生气提高采收率技术的应用对部分区块和井组控水稳油、控制自然递减起到了积极作用,是一项有应用前景的提高采收率新技术。     

二氧化碳驱封窜体系的室内研究

小分子胺颗粒沉淀体系在低渗地层中反应生成不能完全溶解的有机盐,可堵塞孔隙,抑制CO2气驱采油过程中发生的气窜。为此,实验考察了不同温度下压力变化对体系沉淀量的影响。结果表明,固定温度下,沉淀质量随压力的增加呈波峰变化规律,说明每个温度点存在一个最佳压力点;而当温度升高时,最大沉淀量也逐渐增大。并联岩心CO2气驱提高采收率实验结果表明,乙二胺在CO2以及高温(120℃)下具有良好的适应性,对CO2气驱具有较好的封窜性能。     

页岩油藏CO2提高采收率技术现状及展望

我国陆相页岩油面临单井产量低、递减快、最终采收率低的开发瓶颈,需超前布局CO₂提高采收率技术。在系统解析北美页岩油CO₂提高采收率技术发展历程的基础上,结合我国陆相页岩油资源现实,详细讨论了该技术在国内页岩油开发的适用性与发展前景。分析表明,我国各页岩油区块原油黏度、地层压力、矿物组成等储层特征迥异,效益开发面临的瓶颈各不相同,CO₂提高采收率的主要作用机理差异显著。因此,需针对性建立各区块CO₂提高采收率技术应用指标,制定合理的技术适应性评价标准,加大力度攻关现场应用各环节的关键技术,并积极争取明确的国家财政支持。综合考虑技术发展前景与资源现实,建议在新疆准噶尔盆地吉木萨尔页岩油区块建立CO₂提高采收率技术先导示范区,建立完整的产业技术与政策支撑体系,推动CO₂提高采收率技术发展,保障我国能源安全,助力国家碳中和战略目标实现。     

我国微生物采油技术现状及发展前景

我国大部分油田已进入高含水开发阶段,提高采收率技术的研究和应用迫在眉捷。国内各油田和一些研究单位已开展相当规模的微生物采油技术研究和试验,结果表明该项技术可适合于一定的油藏范围,但目前仍存在许多技术问题。分析该项技术的特点和国内研究现状,指出发展微生物采油技术存在的问题,并论述其今后发展方向。参49（汪卫东摘）     

二氧化碳增油技术在孤岛油田的应用

介绍了二氧化碳增油机理和二氧化碳增油技术在孤岛油田的应用情况。现场应用表明 ,二氧化碳非混相驱油是封闭小断块油田的有效增产措施 ,二氧化碳酸化 (压裂 )助排能起到缩短排液时间 ,保护油气层的作用     

稠油油藏自生CO2吞吐技术室内研究

CO2驱是提高油藏采收率的有效方法,制约其应用的主要因素有气源、腐蚀、安全以及环境保护等问题.自生CO2技术在一定程度上克服了对环境的负面影响和其它制约因素.实验结果表明,自生CO2技术适应性强,具有较好的驱油效果,采收率可提高10%左右.     

层内生成二氧化碳驱油技术在绥中36-1油田的尝试

层内生成二氧化碳驱油技术具有封堵高渗透层、热解堵、驱替等多重作用,在油气田开发过程中有效运用此技术可起到控水稳油作用。该技术施工工艺简单,适合于海上油气田在狭小作业空间下进行。在渤海绥中36-1油田尝试运用了此技术。经渤海绥中36-1油田H5井组的现场作业,取得较好的增油控水效果,实施后3个月增产幅度近10%。     

Co-optimization of carbon dioxide storage and enhanced oil recovery in oil reservoirs using a multi-objective genetic algorithm （NSGA-II）

Climate researchers have observed that the carbon dioxide （CO2） concentration in the atmosphere have been growing significantly over the past century. CO2 from energy represents about 75% of the greenhouse gas （GHG） emissions for Annex B （Developed） countries, and over 60% of global emissions. Because of impermeable cap rocks hydrocarbon reservoirs are able to sequester CO〉 In addition, due to high-demand for oil worldwide, injection of CO2 is a useful way to enhance oil production. Hence, applying an efficient method to co-optimize CO2 storage and oil production is vital. Lack of suitable optimization techniques in the past led most multi-objective optimization problems to be tackled in the same way as a single objective optimization issue. However, there are some basic differences between the multi and single objective optimization methods. In this study, by using a non- dominated sorting genetic algorithm （NSGA-II） for an oil reservoir, some appropriate scenarios are proposed based on simultaneous gas storage and enhanced oil recovery optimization. The advantages of this method allow us to amend production scenarios after implementing the optimization process, by regarding the variation of economic parameters such as oil price and CO2 tax. This leads to reduced risks and time duration of making new decisions based on upcoming situations.