目前我国油田开采已步入中后期,为提高原油采收率,采用驱油技术提高产量是各大油田的普遍做法。国外近年来大力开展二氧化碳(CO2)驱油的研发和应用,这项技术不仅能满足油田开发的需求,还能解决二氧化碳封存问题。那么,如今我国油田二氧化氧驱油运用现状与前景如何?中国化工报记者日前进行了采访。
二氧化碳驱油潜力巨大
“目前油藏常用的驱油技术包括水驱、聚合物驱、二元驱(表面活性剂+碱)、三元驱(聚合物+表面活性剂+碱)、气驱、微生物驱等。”胜利油田三次采油研究所高级工程师韦雪接受中国化工报记者采访时说,各种方式的选择主要考虑油藏适应性以及经济成本的不同,可以说各有所长。
从事油气相态理论及测试、注气提高采收率及二氧化碳埋存研究的西南石油大学教授、博士生导师汤勇接受中国化工报记者采访时表示,我国各大油田目前主要采取4种方式驱油。
一是水驱。这是各大油田应用最广泛的驱油技术,其优势在于技术成熟、水源广泛、成本较低,对中高渗油藏和亲水型油藏的驱油效果好;但部分油田水驱油效率较低,另外部分水敏性强的油藏可能存在注入能力降低或注不进的问题。
二是化学剂驱。这是在水驱基础上发展的,即在注入水中加聚合物、表面活性剂等化学溶剂。其主要优势是提高水驱的波及体积和效率,缺点是化学溶剂使用量大,生产成本高,对储层伤害大。
三是热力驱油。这包括蒸汽驱、蒸汽吞吐、火烧油层和热水驱。其主要机理是通过热介质加热地层油,提高流动能力。
四是气驱。这种方式包括二氧化碳驱油。我国低渗油藏和潜山类厚油藏较多,采用的注入气多是天然气和二氧化碳。其主要优势是可以解决水驱注入压力高或注不进、无水源可注的问题。
“二氧化碳驱油在我国石油开采中有着巨大应用潜力。”汤勇告诉记者,二氧化碳纯度在90%以上即可用于驱油,其在地层内溶于水后,可使水的黏度增加20%～30%。二氧化碳溶于油后,使原油体积膨胀,黏度降低30%～80%,油水界面张力降低,有利于增加采油速度。二氧化碳驱油一般可提高原油采收率7%～15%,延长油井生产寿命15～20年。
此外,二氧化碳驱油技术不仅能满足油田开发需求,还可解决二氧化碳封存问题,保护大气环境。该技术适用于常规油藏,尤其对低渗、特低渗透油藏来说,可明显提高原油采收率。
碳捕集成本制约应用
韦雪告诉记者,其实我国在二氧化碳驱油方面起步较早。1990年10月,大庆油田即开展了二氧化碳驱油的尝试。此后,草舍油田、中原油田、胜利油田分别在2005年和2008年相继开展二氧化碳驱油,均取得了不同程度的效果,提高采收率10%~15%。
“目前我国在二氧化碳驱油技术上已经有了突破,但目前主要的困难在于碳捕集成本较高。”韦雪说。
汤勇也表示,采用包括二氧化碳在内的气驱,首先要考虑气源问题。有的油田没有二氧化碳气源,也没有足够的天然气,那就无法采用气驱。另外气驱主要靠地面压缩机,生产井的气密封对油管或套管的要求较高。目前来看,二氧化碳驱油技术在我国尚未成为研究和应用的主导技术,但可以预测,随着技术的发展和应用范围的扩大,二氧化碳将成我国改善油田开发效果、提高原油采收率的重要资源。
油煤合作或成最好方式
那么,用于驱油的二氧化碳从何而来?
汤勇说,目前二氧化碳主要从两个途径获得:天然的二氧化碳气藏和捕集的二氧化碳。其中,捕集的二氧化碳来源大致包括6个方面:一是化肥企业生产过程中产生的二氧化碳;二是石油天然气炼化、加工厂产生的二氧化碳;三是钢厂炼制钢铁产生的二氧化碳;四是燃煤电厂化石燃料产生的二氧化碳;五是煤化工生产过程中产生的二氧化碳;六是其他工业生产过程中产生的二氧化碳,如石灰石烧制生石灰、氧化法制造环氧乙烷、合成磷酸钠等。
据记者了解,目前各油田使用的二氧化碳来源不尽相同。胜利油田开展的沙四段特低渗透油藏二氧化碳驱项目,其二氧化碳是齐鲁石化公司在工业废气中捕集提纯出来的;中原油田开展的二氧化碳气驱强化采油项目,其二氧化碳来源是中原炼油厂烟道气;江苏油田和草舍油田的二氧化碳气源,主要来自黄桥二氧化碳气藏;吉林油田二氧化碳来源于徐家围子火山岩气藏和化工厂;长庆油田和延长油田的二氧化碳来源于煤化工企业。
“煤化工生产过程中会产生大量高浓度二氧化碳,这是驱油的一个重要碳源。”汤勇认为,将煤化工企业排放的二氧化碳应用到油田驱油,是一种双赢,也已有了成功尝试。例如,神华集团已建成每年10万吨以上的二氧化碳捕集与埋存项目,延长石油榆林煤化有限公司已将捕集到的二氧化碳成功应用于靖边油田的二氧化碳气驱强化采油项目。
韦雪表示,煤化工碳捕利用属于变废为宝,同时能减轻温室效应,一举两得,但目前主要受限于经济效益。现在购买二氧化碳再利用,投入成本非常高,如果能有一些更有利的经济补贴政策,会大大降低二氧化碳驱油的开发成本,有益于技术向前推进。
“目前存在的问题是,煤化工企业二氧化碳的捕集量是否能满足油田需求。还有,煤化工企业往往距离油田远,运输就成了问题。另外,二氧化碳储存运输中存在的腐蚀、泄漏等安全问题,也必须高度重视。这些问题归根结底还是成本问题,如果使用成本能降下来,二氧化碳驱油将成煤化工企业和石油开采企业合作的最好纽带。”汤勇说。
