编者按:如何促进资源开发与环境保护的协调发展,是中国石油一直深入探索、思考的问题。各油气田企业秉承绿色低碳发展理念,积极探索绿色采油方式,其中,二氧化碳驱油与埋存技术就是典型代表。
二氧化碳驱油与埋存技术是指将二氧化碳注入油藏,利用二氧化碳驱替原油,其在有效提高原油采收率的同时,将大部分二氧化碳永久埋藏于油藏中。部分伴随原油产出的二氧化碳循环注入油藏,直至油藏废弃后全部埋存,达到二氧化碳零排放,实现驱油经济效益与二氧化碳减排社会效益双赢。
在第49个世界地球日来临之际,中国石油报聚焦二氧化碳驱油与埋存技术发展现状,探讨应用前景,敬请关注。
截至4月16日,吉林油田大情字区块的情东+15-7和情东+19-11两口井,已利用研发的分层注气工艺实现连续注入二氧化碳气体20个月以上,注气状态平稳。
在整个注气驱油过程中,矿场跟踪测试表明,层间得到有效分隔,满足安全分注需求。同时,通过两口井的成功试验,井组地层压力得到有效恢复,目前地层压力13.5兆帕,较前期上升3.4兆帕,日产油上升7.13吨,含水率下降约6个百分点。
更高效——
二氧化碳解“愁油”之困
油田发展到中后期,企业要考虑如何采出效益油。对于通过水驱无法开采的剩余油,一旦找不到适当的开发手段,就会变为“愁油”。
为破解剩余油开采难的瓶颈,吉林油田大力开展三次采油研究。吉林油田拥有丰富的二氧化碳气源,而二氧化碳本身具备易流动、易注入的特点,驱油效果好于水驱。2008年开始,吉林油田在黑59区块开展二氧化碳驱油先导试验。
试验过程中科研人员发现,当注入二氧化碳为液态时,井下极易产生相变,进而发生冻堵。在此基础上,他们进行合理调整,将注入二氧化碳调至超临界状态,增加管柱尺寸,增大注入空间。这样一来,注入的二氧化碳整体温度保持在31摄氏度以上,保证了高温不冻堵,试验结果明显好于水驱。
然而,由于采取的是地下混注方式,地下储层存在非均质性,有些储层吸入效果好、驱油明显,有的储层吸入效果差、驱油效果不理想。采取什么样的办法能解决二氧化碳驱替不均匀的难题呢?
更精细——
分层注入增效益储量
最初,科研人员参照水驱井下分注工艺,采取水嘴分层,但气驱区块层间压差小,利用水嘴难以有效分层。2010年,吉林油田尝试工艺改进,针对黑46区块井况特点,创新研发多功能桥塞进行层间分隔,注入方式调整为地上分注,并在黑46区块选井试验。这项工艺在集团公司内部尚属首创。
使用封隔器混注过程中,一旦井下油管发生套变,油管无法取出,只能大修。利用多功能桥塞地面分注则可完全避免上述情形,即使井下发生套变,也可将油管轻松取出,只将桥塞留在里面即可,不会产生任何上修或污染风险。
笼统注入二氧化碳过程中,由于老井普遍采取压裂投产,气体容易出现单层气窜,这部分二氧化碳起不到驱油效果。而分层注入过程中,两层的二氧化碳气体可以交互驱替,避免单层气窜产生气体浪费。同时,这项工艺还可以根据储层需求,单独注上层或下层,两层同注一种介质或者同时注入不同介质,实现多元化注入。用分层注入工艺,同等数量的二氧化碳气体可驱替出更多原油,采收率可以进一步提高,增加效益油储量。
2016年,吉林油田选取大情字区块的情东+15-7和情东+19-11两口井开展扩大试验,对个别难点逐步改进,分层注入工艺更完善。
更实用——
工艺简单不挑储层状况
吉林油田各采区分布的储层状态复杂多样,很多工艺技术受地域或地层形态限制,在此采区应用针对性强、效果较好,却不适用于其他采区,应用范围不广泛。
据吉林油田油气工程研究院二氧化碳驱项目负责人潘若生介绍,分层注入工艺最大的优点,就是对地下储层状况无任何要求,只要井筒状况良好,地面管线设施配套,分注设备和管柱可以顺利下到所需层内,进行二氧化碳分层注入驱油。
据了解,这项工艺适用于大部分陆上油田。吉林油田已经开始探索对外技术服务,为长庆油田、新疆油田、南方公司等提供二氧化碳工程注采技术服务,结合对方油藏开发评价,开展有效注入,让这项技术惠及更多同类企业。
油气课堂
本期嘉宾:
中国石油勘探开发研究院提高石油采收率国家重点实验室 杨永智 吕文峰
问:目前国内外油气田对二氧化碳驱应用情况如何?
答:美国目前正在实施的二氧化碳驱油项目中,72%是低渗透油藏,28%是中高渗油藏;74%是水驱后使用二氧化碳驱,26%是一次采油后使用二氧化碳驱。
在我国,大规模低渗透油藏水驱开发亟须寻找稳产接替技术,新发现的低品位难采储量亟须寻找有效动用技术,应用二氧化碳驱油技术是现实的战略选择和技术方向。
问:目前二氧化碳驱是否成熟?
答:以美国为代表,二氧化碳驱油技术已得到大规模应用,年产油量超过1500万吨,是其第一大提高石油采收率技术。
在我国,针对陆相沉积油藏特点,二氧化碳驱油技术经过10多年的集中研究和攻关试验,从室内研究到现场施工,走通了全部环节,形成了较成熟的二氧化碳驱油理论和配套工艺技术,进入工业化推广阶段,但还没有一个项目走完项目的全生命周期,工艺技术仍需简化完善。
问:二氧化碳驱技术效果如何?
答:美国二氧化碳驱油提高采收率一般在7%至15%,目前正发展新一代二氧化碳驱油技术,提高采收率有望达到15%至25%。
在我国,二氧化碳驱油试验项目初步见效,吉林黑79小井距二氧化碳驱试验证实,水驱高含水油藏转二氧化碳驱也可进一步提高采收率,预测提高采收率20%以上。
问:目前,推广应用二氧化碳驱的技术瓶颈是什么?
答:首先,廉价、稳定、足量的二氧化碳气源供给是技术大规模推广应用的先决条件。二氧化碳捕集和运输涉及复杂的经济、地理、人文等因素,甚至需跨企业、跨行业、跨地区统筹考虑,比较复杂。
美国二氧化碳驱油气源以天然二氧化碳气藏为主,占80%,总体供给稳定。二氧化碳输送以管道为主,建成运营的干线总里程达7500千米,为提供价格低廉的二氧化碳气源奠定坚实基础。相较而言,我国尚无大规模商业化二氧化碳管道,二氧化碳捕集和运输成本较高,限制了技术在我国的大规模推广应用。
其次,我国油藏以陆相沉积储层为主,裂缝发育,非均质性强,制约了二氧化碳驱油技术的应用效果。二氧化碳驱扩大波及体积技术,还有待攻关完善。
再次,二氧化碳驱油技术对腐蚀防护有特殊要求,地面工程建设也比水驱复杂且成本高,低油价限制了技术的推广应用。(中国石油报记者闫建文采访)