二氧化碳封存背后的石油價(jià)值

汪巍

我國(guó)現(xiàn)已探明的63.2億噸低滲透油藏原油儲(chǔ)量，尤其是其中50%左右尚未動(dòng)用的儲(chǔ)量，運(yùn)用二氧化碳驅(qū)比水驅(qū)具有更明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

目前，世界上大部分油田仍采用注水開發(fā)，針對(duì)目前世界上大部分油田采用注水開發(fā)面臨著需要進(jìn)一步提高采收率和水資源缺乏的問(wèn)題，國(guó)外近年來(lái)大力開展了二氧化碳驅(qū)油提高采收率（EOR）技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用。這項(xiàng)技術(shù)不僅能滿足油田開發(fā)的需求，還可以解決二氧化碳的封存問(wèn)題，保護(hù)大氣環(huán)境。

全球產(chǎn)油國(guó)的動(dòng)作

由于二氧化碳是一種在油和水中溶解度都很高的氣體，當(dāng)它大量溶解于原油中時(shí)，可以使原油體積膨脹，黏度下降，還可以降低油水間的界面張力、改變?cè)兔芏?，有助于在?chǔ)層形成比較有利的原油流動(dòng)，有利于原油中輕質(zhì)餾分汽化和抽取。

與其他驅(qū)油技術(shù)相比，二氧化碳驅(qū)油具有適用范圍大、驅(qū)油成本低、采收率提高顯著等優(yōu)點(diǎn)。據(jù)國(guó)際能源機(jī)構(gòu)評(píng)估，全世界適合二氧化碳驅(qū)油開發(fā)的資源約為3000億-6000億桶。

二氧化碳純度在90%以上即可用于提高采油率。二氧化碳在地層內(nèi)溶于油后，使原油體積膨脹，黏度降低30%-80%，油水界面張力降低，有利于增加采油速度，提高洗油效率和收集殘余油。二氧化碳驅(qū)油一般可提高原油采收率7%-15%，延長(zhǎng)油井生產(chǎn)壽命15-20年。二氧化碳可從工業(yè)設(shè)施如發(fā)電廠、化肥廠、水泥廠、化工廠、煉油廠、天然氣加工廠等排放物中回收，既可實(shí)現(xiàn)溫室氣體的減排，又可達(dá)到增產(chǎn)油氣的目的。

前蘇聯(lián)最早從1953年開始對(duì)注二氧化碳提高采收率技術(shù)進(jìn)行研究。1967年前蘇聯(lián)石油科學(xué)研究院在圖依馬津油田的亞歷山德羅夫區(qū)塊進(jìn)行了工業(yè)性基礎(chǔ)試驗(yàn)。盡管這些油藏的地質(zhì)條件不同，但都取得了好的應(yīng)用效果。

自20世紀(jì)80年代以來(lái)，美國(guó)的二氧化碳驅(qū)項(xiàng)目不斷增加，已成為繼蒸氣驅(qū)之后的第二大提高采收率技術(shù)。美國(guó)目前正在實(shí)施的混二氧化碳相驅(qū)項(xiàng)目有64個(gè)。大部分油田驅(qū)替方案中，注入的體積二氧化碳約占烴類孔隙體積的30%，提高采收率的幅度為7%-12%。 目前，美國(guó)每年注入油藏的二氧化碳量約為2000萬(wàn)噸至3000萬(wàn)噸。

近年來(lái)，加拿大對(duì)二氧化碳驅(qū)開采重油進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究。加拿大從實(shí)驗(yàn)上證實(shí)二氧化碳一旦溶解在原油中就可使原油粘度降低，并且可以把粘度降低到用蒸氣驅(qū)替的水平。加拿大的韋本項(xiàng)目是目前世界上最大的碳封存項(xiàng)目之一。加拿大能源公司利用從美國(guó)北達(dá)科他州一座煤氣化廠輸出的二氧化碳給一個(gè)老油田加壓，以提高石油產(chǎn)量。此項(xiàng)目將永久封存2000萬(wàn)噸二氧化碳，并使油田增產(chǎn)1.22億桶石油。

道達(dá)爾公司每年把15萬(wàn)噸二氧化碳注入法國(guó)西南部衰竭的Rousse氣田，以提高采收率，并減少溫室氣體排放。道達(dá)爾公司與法液空公司、法國(guó)石油研究院以及法國(guó)地理和礦產(chǎn)研究局共同實(shí)施這一項(xiàng)目。

阿聯(lián)酋計(jì)劃投資20億-30億美元建設(shè)碳捕集和封存網(wǎng)絡(luò)，以減少排放和提高阿聯(lián)酋的石油產(chǎn)量。該項(xiàng)目將可減少阿聯(lián)酋的碳排放，阿聯(lián)酋擁有廉價(jià)的能源，排放地區(qū)相對(duì)鄰近于油田和豐富的大型油藏，便于貯存二氧化碳，提高石油采收率。

中國(guó)的潛力

二氧化碳在中國(guó)石油開采中有著巨大的應(yīng)用潛力。但是，二氧化碳驅(qū)技術(shù)在中國(guó)尚未成為研究和應(yīng)用的主導(dǎo)技術(shù)。雖然我國(guó)東部主要產(chǎn)油區(qū)二氧化碳?xì)庠摧^少，但注二氧化碳提高采收率技術(shù)的研究和現(xiàn)場(chǎng)先導(dǎo)試驗(yàn)卻一直沒(méi)有停止。注二氧化碳技術(shù)在油田的應(yīng)用越來(lái)越多，已在江蘇、中原、大慶、勝利等油田進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。

可以預(yù)測(cè)，隨著技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，二氧化碳將成為中國(guó)改善油田開發(fā)效果、提高原油采收率的重要資源。

大慶油田已將二氧化碳驅(qū)油技術(shù)納入戰(zhàn)略儲(chǔ)備技術(shù)，正擴(kuò)大二氧化碳產(chǎn)能建設(shè)和驅(qū)油試驗(yàn)區(qū)規(guī)模，并逐步將試驗(yàn)區(qū)從外圍油田向老區(qū)油田延伸。

長(zhǎng)嶺氣田是吉林油田的主力氣田，在開發(fā)過(guò)程中，以大情字井油田黑59區(qū)塊為首塊試驗(yàn)田，開展了注入二氧化碳代替水驅(qū)提高油田采收率試驗(yàn)。2010年12月15日，長(zhǎng)嶺氣田全面投產(chǎn)，標(biāo)志著我國(guó)集天然氣開采、二氧化碳分離、二氧化碳埋存和驅(qū)油提高采收率于一體的配套技術(shù)系列取得重大突破。

在吉林油田，科技人員還根據(jù)二氧化碳對(duì)原油具有較好的溶脹性和降黏作用的特性，創(chuàng)造性地開展了二氧化碳吞吐試驗(yàn)，選取了投產(chǎn)時(shí)間較長(zhǎng)的黑平1井，通過(guò)數(shù)值模擬優(yōu)化，確定了施工參數(shù)。試驗(yàn)取得成功后，在示范區(qū)內(nèi)進(jìn)一步擴(kuò)大實(shí)施，形成新的水平井開發(fā)模式。該試驗(yàn)為今后形成二氧化碳年驅(qū)油50萬(wàn)噸乃至更大規(guī)模目標(biāo)奠定基礎(chǔ)。

針對(duì)勝利油田特超稠油油藏的開采，勝利采油院研發(fā)成功以蒸汽吞吐為主、二氧化碳?xì)怏w采油為輔的綜合熱力采油新工藝，在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)應(yīng)用收到良好效果。勝利油田通過(guò)自主研發(fā)，已建成了國(guó)內(nèi)最大的燃煤電廠煙氣二氧化碳捕集純化裝置，全年能夠捕集、液化二氧化碳3萬(wàn)至4萬(wàn)噸，可全部用于低滲透油藏開發(fā)。

目前，勝利油田正在進(jìn)行每年100萬(wàn)噸二氧化碳捕集及利用工程的設(shè)計(jì)、論證，項(xiàng)目建成后，將實(shí)現(xiàn)大規(guī)模二氧化碳封存和驅(qū)油提高采收率的雙重目的，成為世界上最大的二氧化碳驅(qū)油項(xiàng)目，也將為我國(guó)和世界各國(guó)實(shí)施碳捕集工程提供樣板借鑒。

在勝利油田實(shí)際應(yīng)用中，二氧化碳被注入地下后，約有50%至60%被永久封存于地下，剩余的40%至50%則隨著油田伴生氣返回地面，通過(guò)原油伴生氣二氧化碳捕集純化，可將伴生氣中的二氧化碳回收，就地回注驅(qū)油，進(jìn)一步降低了二氧化碳驅(qū)油成本。

實(shí)踐證明，只要儲(chǔ)層條件合適，生產(chǎn)措施到位，注二氧化碳軀替能大大提高油田采收率。據(jù)“中國(guó)陸上已開發(fā)油田提高采收率第二次潛力評(píng)價(jià)及發(fā)展戰(zhàn)略研究”結(jié)果，二氧化碳在我國(guó)石油開采中有著巨大的應(yīng)用潛力。我國(guó)現(xiàn)已探明的63.2億噸低滲透油藏原油儲(chǔ)量，尤其是其中50%左右尚未動(dòng)用的儲(chǔ)量，運(yùn)用二氧化碳驅(qū)比水驅(qū)具有更明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。