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1、二氧化碳驱油产业化应用前景广阔 来源： 中国石化新闻网 厉华众所周知，在6种温室气体中，二氧化碳对温室效应的“贡献率”最高，全世界每年向大气中排放的二氧化碳总量接近300亿吨。二氧化碳含量过高，就会使地球仿佛捂在一口锅里，温度逐渐升高，就形成“温室效应”。在人们的印象里，二氧化碳是气候变化乃至造成严重自然灾害的“罪魁祸首”。但就是这“罪魁祸首”，在油田开发上则“上天为害，入地为宝”。因为二氧化碳具有两面性，利用得好则是利，否则是害，关键在于如何趋利避害，充分发挥二氧化碳的有利作用。几年来，胜利油田等国内外许多油田应用二氧化碳驱油取得了重大突破，初步实现了规模化应用，成功地使其“上天为害”转变为
2、“入地为宝”。燃煤发电厂产生的上天为害的二氧化碳，2010年将在胜利油田入地为宝。油田烟气二氧化碳捕集纯化技术日前取得重大突破，工业生产中试装置已在胜利发电厂开工建设，工程建成投产后，被“捕获”的二氧化碳将被注入地下，成为驱油利器，同时，每年预计可减少二氧化碳排放3万多吨。国内外二氧化碳捕集技术已日臻成熟无色无味的二氧化碳，原本是空气中常见的化合物，如今却作为温室气体的主要组成部分，成为全球环境恶化的罪魁祸首之一，这着实让二氧化碳很委屈。如何变废为宝，还被“妖魔化”的二氧化碳以本来面目？在低碳经济热遍全球的当下，二氧化碳的减排、回收、封存及资源化利用技术已成为全球关注的热点。二氧化碳除了恶化环
3、境还能干什么？国内外很多机构在二氧化碳封存及资源化利用方面开展了大量研究工作，其中捕集二氧化碳用于三次采油的模式（CCS+EOR），由于实现了减排和利用双赢而受到广泛关注。怎样实现由“杀手”到“英雄”的转变？二氧化碳驱油技术是国际上三次采油中最先进的驱油技术，不但实现了二氧化碳封存，同时能够有效提高石油采收率，具有很好的经济效益和环境效益。然而，二氧化碳的来源问题成为了该项技术大规模推广应用的“瓶颈”。与此同时，大量二氧化碳却随着各种几乎随处可见的工业废气源源不断地排入大气，破坏人类赖以生存的环境。如果能将工业气中的二氧化碳经济捕集出来用于二氧化碳驱采油，将二氧化碳变废为宝，不但能够将“瓶颈”
4、消除，还能实现二氧化碳减排封存，为国家减排分忧。通过科技工作者多年的攻关，国内化工工业气二氧化碳捕集技术已日趋成熟，并在多个工程上得到成功应用。但是作为二氧化碳最集中、同时也是排放量最大的排放源燃煤电厂烟气，却由于具有流量大、二氧化碳分压低、烟气成分复杂等特点，使得常规捕集工艺难以应用，成为烟气捕集领域中的一块硬骨头。即便在国外，燃煤电厂烟气二氧化碳捕集技术也仍处于小规模试验阶段，存在能耗高、设备庞大、生产成本居高不下等问题。胜利设计院的科研人员面对这个世界性难题，开始对燃煤电厂烟道气二氧化碳捕集技术进行探索。如同医生诊病一样，科研人员首先针对燃煤电厂烟气组成特点及产品纯度要求，进行了细致的工
5、艺设计，综合多种二氧化碳分离工艺方案，又从技术经济角度进行了全面细致分析，最终为燃煤电厂烟气二氧化碳的捕集开出了“良方”以乙醇胺溶液（MEA）为吸收液的化学吸收工艺。这种方法具有吸收速度快、吸收能力大、捕集后二氧化碳纯度高等特点，但是用于“治疗”燃煤电厂烟气二氧化碳时，MEA这剂“良药”却出现了“副作用”。一来，再生能耗高，热量消耗量大；二来，吸收剂损耗，药剂成本高；再者，腐蚀性强，造成设备建设成本高、维护费用高。针对这些问题，科研人员以降低能耗、吸收剂损耗、降低腐蚀速率为最终目标，通过大量室内实验和模拟计算，从烟气预处理技术研究、新型吸收剂开发、热能综合利用等多个方面同时开展技术攻关，最终形
6、成了一套燃煤电厂烟气二氧化碳捕集技术，对设备的腐蚀速率小，同时能耗与传统工艺相比减少了20%，实现高效、经济、安全捕集，最终让二氧化碳的捕集“吃顺”了MEA这剂“药”。近日，在胜利油田发电厂，高高的烟囱旁边安装了几个并不起眼的装置。这些装置有着一个特殊的使命捕集烟囱中排放的二氧化碳，并进行相应的纯化处理。据介绍，燃煤发电厂烟气二氧化碳捕集纯化技术，是在中国石化“低渗透油藏二氧化碳驱提高采收率”先导试验研究成果的基础上，利用化学吸收法，将胜利发电厂燃煤烟气中的二氧化碳进行捕集、提纯、液化。装置投入运行后，每天生产液态二氧化碳100余吨，全年能够捕集、液化二氧化碳3万至4万吨，成为目前国内最大的燃
7、煤电厂烟气二氧化碳捕集纯化装置。捕集处理后的二氧化碳纯度达99.5%以上，可全部应用于目前胜利油田正在开展的“低渗透油藏二氧化碳驱油”重大先导试验。所有技术和药剂均为中国石化专用技术，达到了国际先进水平。据了解，火电厂脱硫、脱酸后的烟道气进入吸收塔后，烟道气中的二氧化碳将和MEA药剂融合，形成氨盐并溶于水中，之后注入再生塔，随着温度的提升使二氧化碳纯度达到99.5。随后通过制冷使之变成液体后送到注气站中注入油层。二氧化碳可有效提高驱油效率二氧化碳有着独特的性能，原油溶有二氧化碳时，流动性、流变性及油藏性质会得到改善。国内外已积累了许多成功的经验，可明显提高油田驱油效率，提高原油采收率。为什么选
8、择二氧化碳驱油？这是由于二氧化碳有着独特的性能，易于达到超临界状态。处于超临界状态时，其性质会发生变化，其密度近于液体，黏度近于气体，扩散系数为液体的100倍，具有较大的溶解能力。原油溶有二氧化碳时，原油流动性、流变性及油藏性质会得到改善。现在通常采用的补充采油后地层能量递减的方法为水驱和化学驱，就是把水或化学成分注入油田中，补充地层能量损失。但是，目前我们很大一部分油藏田为低渗透油藏，这种油藏很难开发，油田沉睡在细密的岩石里，水很难流入，被称为注不进水、采不出油。二氧化碳的特殊性质非常适合于低渗透油藏开发。在胜利油田纯梁注气站里，庞大的二氧化碳罐连接着复杂的管道。在这里，每天都有100吨的二
9、氧化碳注入4口注入井中。据介绍，2008年1月这里开始二氧化碳单井试注，2009年7月开始，4口注入井全部开始试注，现已经累计注气4.1万吨。2007年中国石化确定在高891块进行二氧化碳驱油的先导性试验，这里属于胜利油区大型特低渗透油田之一，无法进行注水开发。二氧化碳的注入使对应的5口生产井产量上升，井组日产油由31.6吨上升至42.1吨，累计增油7500吨。其中高899井产量由注入前的每日4.5吨，上升到目前的9吨，上升了1倍。二氧化碳被注入油层后，约有50至60被永久封存于地下，剩余的40至50则随着油田伴生气返回地面，通过原油伴生气二氧化碳捕集纯化，可将伴生气中的二氧化碳回收，就地回注
10、驱油，进一步降低了二氧化碳驱油成本。在传统的意义下，很多低渗透油气藏是难动用储量，但如果采用二氧化碳驱油的方法，可能将成为优质储量。我国煤电占整个发电装机的70以上，提供了我国80的发电量。不容忽视的是，以煤电为主的电力结构带来了相当大的环保压力。相关测算表明，燃烧一吨标煤将平均排放2.6吨二氧化碳。火力发电厂是二氧化碳排放大户，排放量占总量相当大的比例。因此，将烟道气中的二氧化碳捕集纯化后注入地下用于油田驱油，既能降低二氧化碳排放，又能提高了原油采收率，经济效益和社会效益都非常显著。研究与实践表明，二氧化碳驱油可以提高油田采收率10至20。随着陆上油田勘探开发力度的加大，低渗透油藏已成为我国
11、油田的重要增储阵地。在传统的意义下，很多低渗透油气藏是难动用储量，但如果采用二氧化碳驱油的方法，可能成为优质储量。数据显示，我国低渗透油气藏约63.2亿吨，尚有50左右未动用。而已动用的低渗透资源，由于技术水平的制约，平均采收率仅为23.3。对于中高渗水驱油藏，也可通过注入二氧化碳进一步提高采收率，中原油田濮城水驱废弃油藏就通过试验二氧化碳驱油再获新生。据了解，中原油田濮城水驱废弃油藏已连续14年综合含水达到98以上，水驱开发已无经济价值。2008年6月开始进行二氧化碳驱油试验，井组日产油由0.6吨最高上升到15.9吨。截至今年3月，累计注入二氧化碳1.23万吨，累计增油3272.7吨，预计实
12、施二氧化碳驱油后井组采收率可提高7.9。如二氧化碳驱油在中原油田高含水油藏中推广应用的话，将覆盖地质储量3亿吨，预计可增加可采储量2000万至3000万吨。利用火电厂烟道气捕集纯化驱油技术属于二氧化碳捕集、利用和封存技术（CCUS），与二氧化碳捕集和封存技术（CCS）相比，可以将二氧化碳资源化，能产生经济效益，更具有现实操作性。二氧化碳驱油产业化应用前景广阔目前不少发达国家二氧化碳驱油的工业应用已趋于成熟，并占补采原油量第二位。在能源紧缺和节能减排的背景下，二氧化碳驱油有着非常广阔的推广利用前景，有关部门应适时出台相应的政策扶持措施，加快这一技术的推广应用。专家表示，二氧化碳驱油不仅适用于常规
13、油藏，尤其对低渗、特低渗透油藏，可以明显提高原油采收率。根据油田地质情况的不同，每增产1吨原油约需1至4.2吨二氧化碳，可增产油田总储量约10的原油。仅胜利油田而言，适合二氧化碳驱油的油藏储量就非常可观。根据初步油藏评价研究结果，仅胜利电厂附近适合二氧化碳驱油的低渗透油田储量就达2亿多吨，若全部采用二氧化碳驱油开发，每年可能消耗二氧化碳300万吨，可提高油田采收率10至15。如规模应用二氧化碳驱油，胜利油区低渗透油藏预计新增可采储量3300万吨至4700万吨，二氧化碳注入需求将达1亿吨以上。胜利电厂烟气二氧化碳捕集纯化技术，油田具有完全自主知识产权。它的推广应用，为今后胜利油田大规模开展二氧化
14、碳驱油提供了稳定的气源保障和技术保证。据了解，目前不少发达国家二氧化碳驱油的工业应用已趋于成熟，并占补采原油量的第二位。美国有10个产油区的292个油田适用二氧化碳驱油，一般提高采收率7至15。为加快该技术的推广，中国石化集团南化研究院目前正开展胜利电厂100万吨年烟道气二氧化碳捕集纯化工艺技术研究，预计年底可完成工艺包设计。项目建成后，将成为全球最大的火电厂二氧化碳捕集、利用封存项目。经过初步测算，该装置投资约2亿元，投产后每年从烟道气中捕集纯化二氧化碳100万吨，成本约230元吨，能满足8000万吨储量规模油藏二氧化碳驱油开发需要。有关专家表示，二氧化碳驱油的关键问题之一是经济实惠充足的二
15、氧化碳源。用于驱油的二氧化碳来自天然的二氧化碳气，也可从工业设施如发电厂、化肥厂、水泥厂、化工厂、炼油厂、天然气加工厂等排放物中捕集。今后大规模产业化运用需建立相应机制，加强行业之间的合作。目前国际上主要有4座中等规模的烟道气脱碳技术示范电厂，用于二氧化碳捕集与地质封存研究，均采用化学吸收法，分别为加拿大国际二氧化碳捕集研究中心的Boundary Dam煤电厂，产量为4至8吨日；日本三菱集团Nagasaki煤电厂，产量为10吨日；还有丹麦EU Castor电厂，产量为25吨日；美国Warrior Run电站，每天捕集生产150吨食品级二氧化碳。20世纪80年代以后，二氧化碳驱油技术得到广泛的应用，美国是应用二氧化碳驱油研究试验最早、最广泛的国家，已成为油田提高采收率的主导技术之一。截至2008年，全世界二氧化碳驱油项目达到124个，年耗二氧化碳量2500万吨，每天产油27.4万桶，其中美国实施二氧化碳驱油项目108个，每天产油25万桶。通过大量的矿场开发和应用，二氧化碳驱油机理已经基本明确，并已形成了以二氧化碳混相驱非混相驱和气水交替驱等为主导的二氧化碳驱油技术。
