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中国化工报:CO2压裂开创油气开采节水模式
2018-05-10   审核人:   (点击: )

依托CO2捕获、利用与封存(CCUS)技术的经验,超临界CO2高效开发页岩气和致密天然气相继获得成功,CO2压裂作为水力压裂的新型替代技术开启了油气节水开采的新时代。在近日中国工程院举办的“院士专家延安行”研讨会上,院士专家对CO2压裂技术给予厚望。

  工业试验首秀成功

延长石油集团副总经理、总地质师王香增介绍,项目组于2017年5月-11月在延长油田延2011井进行了我国首次页岩气超临界CO2混合压裂现场试验。

“现场试验共完成4口页岩气井CO2压裂施工,其中直井和水平井各2口。试验结果表明,直井和水平井单井页岩气平均日产量分别达到5.5万立方米和5.3万立方米,创单井日产量最高纪录。经过返排后,地层中的CO2滞留率为60%-75%,表明可以实现大量CO2封存。”王香增说。

在超临界CO2混合压裂开采页岩气试验取得圆满成功后,这项技术又开始在与页岩气类似的具有低孔、低渗、低压特点的致密天然气井进行试验。4月23日,在延长石油位于延安市安塞区郝家坪乡的郝2-1致密天然气井CO2压裂现场,与会的院士专家首次见证了CO2压裂致密天然气。来自200多千米外的延长石油榆林煤化公司生产的液态温度-20℃、压力2MPa的CO2,经过加压后注入地层,井筒温度快速升至31.1℃、压力增加到52MPa,达到超临界状态。

王香增介绍,近年来延长石油将超临界CO2应用于2个试验区的油气开采,10口注气井累计注入液态CO211万吨,单井日产量提高50%,累计增油8832吨,节约用水40%,预计提高采收率8%以上,现场监测未发现CO2泄露,实现了有效封存。

 CO2压裂一举多得

超临界CO2压裂技术是利用CO2替代传统水基压裂液开发油气资源,把CO2压入地下封存,同时把油气采上来,具有油气增产、CO2减排、减少水资源消耗多重效益。

目前我国页岩气和天然气开发主要采用水力压裂技术,但陆相页岩气与水资源呈逆向分布。以陆相页岩气为例,单口页岩气水平井需要“万方水千吨砂”,严重制约页岩气工业化开采。同时,水基压裂液对储层伤害大,采收率低。

2013年,超临界CO2强化页岩气高效开发基础研究项目获科技部“973”计划立项,经过4年多研究攻关,项目组建立了CO2-CH4吸附解吸、置换驱替理论,形成了集压裂、置换于一体的超临界CO2强化页岩气开采关键技术,取得阶段性成果。

项目组首席科学家、中国工程院党组书记李晓红院士介绍,液态CO2注入页岩气井下,当温度和压力处于31.1℃、7.38MPa以上时,CO2就处于超临界态,此时它既有气体的低粘度、超强流动性和渗透性,又有液体的高密度,可用于岩石致裂。

与常规水力压裂易形成单一裂缝相比,超临界CO2压裂能有效改善储层渗透性,同时页岩对CO2的吸附能力是吸附页岩气的4-20倍,可以高效置换储层中的页岩气,甚至可将常规技术难以动用的页岩气置换出来,从而大幅增加页岩气产量。

 
创新技术院士点赞

研讨会上,院士们纷纷对超临界CO2混合压裂技术给予肯定。认为页岩气储层采用超临界CO2混合压裂技术可以有效提高页岩气产量,是一种适用于陆相页岩气高效开发的绿色环保工程技术。

“特低渗油气和陆相页岩气本身开采难度较大,超临界CO2压裂开采技术压裂效果好。”袁士义院士说,延长油田连续稳产11年实属不易,建议针对不同的油气层地质条件进行细分,通过注水或注气有效补充能量,提高采收率。同时还要进一步对陆相页岩气开采后CO2吸附和置换情况进行验证,检测封存效果。

谢克昌院士、郑绵平院士、孙龙德院士、李根生院士等也认为超临界CO2开采技术非常了不起,既从源头实现煤化工行业CO2减排,又节约水资源,提高采收率,对我国油气绿色开发意义重大。他们建议针对提高单井产量加强地质工程基础研究,完善技术集成,进一步提高采收率,降低生产成本。

李晓红院士指出,此项技术的创新点在于,提出了超临界CO2强化页岩气高效开发与地质封存一体化的方法,建立了理论体系,研发出页岩气储层超临界CO2压裂与水力压裂的复合压裂技术。希望延长石油坚持走低碳、清洁、高效的发展道路,提高能源利用效率。

延长石油ag平台网址院长高瑞民告诉记者,下一步他们将继续开展超临界CO2压裂技术攻关研究,提高加砂比,实现连续加砂压裂,扩大应用规模。

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