圖為延安氣田致密氣藏二氧化碳驅(qū)氣與封存先導(dǎo)試驗(yàn)項(xiàng)目。 受訪單位供圖
近日，全球首個針對致密氣藏的二氧化碳驅(qū)氣與封存先導(dǎo)試驗(yàn)項(xiàng)目——延安氣田致密氣藏二氧化碳驅(qū)氣與封存先導(dǎo)試驗(yàn)項(xiàng)目成功注入二氧化碳超2萬噸。項(xiàng)目由陜西延長石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司（以下簡稱延長石油集團(tuán)）組織實(shí)施。通過模型預(yù)測，此技術(shù)可提升氣田采收率5至10個百分點(diǎn)，百億方大氣田穩(wěn)產(chǎn)期可延長5至8年。資料顯示，2萬噸二氧化碳相當(dāng)于170萬棵樹一年吸收的二氧化碳量。
盤活低效資產(chǎn)
延長石油集團(tuán)首席科學(xué)家、總地質(zhì)師王香增介紹，二氧化碳捕集、利用與封存（CCUS）技術(shù)作為一項(xiàng)有望實(shí)現(xiàn)化石能源大規(guī)模低碳利用的新興技術(shù)，是我國未來減少二氧化碳排放、保障能源安全和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要手段。2018年更新的《中國碳捕集、利用與封存（CCUS）技術(shù)發(fā)展路線圖研究》提出，構(gòu)建低成本、低能耗、安全可靠的CCUS技術(shù)體系和產(chǎn)業(yè)集群，為化石能源低碳化利用提供技術(shù)選擇，為應(yīng)對氣候變化和經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)保障和支撐。
CCUS的主要技術(shù)包括二氧化碳地質(zhì)封存與驅(qū)油技術(shù)、二氧化碳地質(zhì)封存與驅(qū)氣技術(shù)、二氧化碳驅(qū)替煤層氣技術(shù)等。其中，二氧化碳地質(zhì)封存與驅(qū)氣技術(shù)是將二氧化碳注入氣藏底部，通過恢復(fù)地層壓力，將無法開采的殘存天然氣驅(qū)替出來以提高采收率。同時將二氧化碳封存于枯竭氣藏中，實(shí)現(xiàn)減排目的。
記者了解到，氣藏的最終平均采收率為65%，約為油藏的2倍。同時，天然氣的壓縮性是原油或地層水的30倍。因此在相同的烴類孔隙體積下，氣藏可以比油藏埋存更多二氧化碳。此外，致密氣藏的部分氣井因儲層致密而低產(chǎn)低效。如果在這類氣井內(nèi)實(shí)現(xiàn)二氧化碳封存，可盤活低效資產(chǎn)，在碳交易背景之下，探索出一條減碳新途徑。在國際范圍內(nèi)，匈牙利、荷蘭、澳大利亞及德國先后開展了低滲、中高滲氣藏二氧化碳封存及驅(qū)氣的試驗(yàn)性項(xiàng)目。從實(shí)施結(jié)果看，天然氣藏不僅可以實(shí)現(xiàn)二氧化碳地質(zhì)封存，還能夠不同程度地增加天然氣產(chǎn)量。
創(chuàng)新計(jì)算模型
延長石油集團(tuán)負(fù)責(zé)開發(fā)的延安氣田位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡東南部，是典型的低滲致密巖性氣藏，具有構(gòu)造穩(wěn)定、儲層致密、單井產(chǎn)量低、自然遞減快、采收率偏低等特點(diǎn)。王香增告訴記者，延安氣田致密氣藏二氧化碳驅(qū)氣技術(shù)的創(chuàng)新實(shí)踐，將為致密氣藏提高采收率及二氧化碳地質(zhì)封存提供理論支撐，為制造業(yè)與采掘業(yè)協(xié)同綠色低碳發(fā)展提供有效路徑，使我國在綠色能源領(lǐng)域的國際競爭中贏得先機(jī)。
近年來，延長石油集團(tuán)科研人員立足致密氣藏二氧化碳驅(qū)氣效率和工程設(shè)計(jì)實(shí)際應(yīng)用需求，通過改進(jìn)現(xiàn)有驅(qū)替效率表征方法，研究主控因素的物理—化學(xué)—力學(xué)性質(zhì)與二氧化碳相互影響機(jī)制，動態(tài)評價(jià)不同階段下致密氣藏的驅(qū)氣能力，提出了“低滲致密氣藏二氧化碳驅(qū)氣效率的動態(tài)表征方法”模型。同時針對致密氣藏非均質(zhì)性較強(qiáng)等難點(diǎn)，創(chuàng)新提出“低滲致密氣藏三維精細(xì)數(shù)值模型高效計(jì)算方案”。
記者了解到，上述模型和計(jì)算方案具備廣泛實(shí)用性，有效降低了致密氣藏進(jìn)行二氧化碳地質(zhì)封存潛力估計(jì)的不確定性。在此基礎(chǔ)上，科研人員制定了地面工程—井下工程—注入制度—安全監(jiān)測等全流程注入方案。目前已累計(jì)注入二氧化碳2.14萬噸，取得了致密氣藏二氧化碳“能注入，不氣串”的初步認(rèn)識。
未來，為進(jìn)一步提高二氧化碳對致密氣藏儲層的利用率，提高天然氣采收率，實(shí)現(xiàn)延安氣田降本增效開發(fā)與高效安全封存，科研人員將對致密氣藏二氧化碳賦存狀態(tài)及演化規(guī)律、二氧化碳運(yùn)移規(guī)律、二氧化碳封存機(jī)理與潛力預(yù)測、二氧化碳埋存安全性評價(jià)等進(jìn)行攻關(guān)。
近年來，延長石油集團(tuán)緊盯“雙碳”目標(biāo)，充分發(fā)揮煤油氣綜合化工和二氧化碳源匯匹配優(yōu)勢，于2020年提出“致密氣藏二氧化碳驅(qū)氣與地質(zhì)封存”概念，全力攻關(guān)致密氣藏CCUS關(guān)鍵技術(shù)。2023年，延長石油集團(tuán)建成產(chǎn)能100億方，在推動能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化、保障國家能源安全方面體現(xiàn)了國企擔(dān)當(dāng)。（科技日報(bào) 史俊斌 通訊員 楊承欣 張泉）
（責(zé)任編輯：蔡文斌）
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