海上CO2驱研究进展及潜力评价

 概括了国内外海上CO₂驱技术研究成果和已开展项目实施经验,总结了海上CO₂驱方案设计、实施工艺和监控措施等方面获得的技术突破与经验。在此基础上运用油藏工程、数值模拟技术手段,设计了目标油田的CO₂驱方案,并评估了提高采收率与埋存的潜力。研究表明,该技术在提高海上油藏采收率的同时可提高天然气资源利用率。     

高温高压CO2/水交替微观驱油机制及运移特征

 针对复杂的油藏环境, 利用高温高压微观可视化模拟系统, 在60℃、18 MPa 下进行CO₂/水交替驱油实验, 以便更直观、清楚地观察水、二氧化碳气体及CO₂/水交替驱的驱油现象。通过观察水、二氧化碳气体和CO₂/水交替驱油过程中多相流体的渗流过程及残余油分布状况, 详细地描述多相流体在多孔介质中的运移特征, 并应用图像处理技术和软件分析方法定量分析各阶段模型内残余油比例。结果表明, CO₂/水交替驱油既克服了水驱替过程中的绕流现象, 也降低了二氧化碳驱过程中气沿渗透性好的孔道、区窜进问题, 使水、气驱替优势互补。CO₂/水交替驱与二氧化碳驱相比提高采收率12.31%。从而为CO₂/水交替驱油提高采收率技术进一步发展提供基础。     

基于“双碳”背景的CCUS技术研究与应用

对碳捕集、碳利用和碳封存技术进行综述．根据捕集阶段不同,CO₂捕集可分为燃烧前捕集、燃烧中捕集和燃烧后捕集．根据分离材料不同,燃烧后捕集方法分为吸收法、吸附法和膜分离法．不同的捕集方法存在的不同的缺陷．介绍了CO₂利用技术中矿化、物理利用、催化、共聚、生物固定等技术,若方式、机理不同,则得到的产物也不尽相同．着重介绍了催化利用,包括电催化、热催化、光催化等,其中影响催化利用的最要因素是催化剂．CO₂封存相较于利用是比较成熟的,但存在泄露与成本限制的缺点,现阶段无法大规模利用．选择新型吸收剂和吸附剂,提升CO₂利用技术,推进CCUS体系,是我国CCUS技术的未来发展趋势,也是我国进一步实现“双碳”目标的重要途径．     

CO2驱采油技术研究与应用现状

 CO₂温室气体使全球气候变暖,温度幅度已经超出了其本身自然变动的范围,对人类的生存和社会经济的发展构成了严重威胁。CO₂的地质处置最有效的方式就是注入油气田,不但封存了CO₂,而且还可提高油气田的采收率,国外注CO₂驱提高原油采收率技术已在低渗透油藏中得到了广泛应用。针对中国低渗透油藏自然产能低、地层能量不足、地层压力下降快等引起采收率低的现状,在分析CO₂混相和非混相驱提高采收率机制的基础上,系统整理和归纳了CO₂驱油技术中混相驱和非混相驱两种作用方式的研究现状。通过国内外低渗透油藏注CO₂驱提高采收率应用情况分析指出,CO₂作为一种有效的驱油剂,CO₂驱能得到明显的增油降水和提高采收率的效果,总结了目前需要解决的主要问题,提出应积极开展注CO₂驱油技术的研究和现场试验的建议,并对CO₂驱油技术的发展前景进行了展望。     

低温甲醇洗碳捕集工艺的优化与(火用)分析

为提高低温甲醇洗碳捕集工艺CO₂的捕集率和降低捕集能耗，在传统甲醇溶剂捕集工艺基础上提出了一种新型的二氧化碳捕集工艺；并将其与传统低温甲醇洗工艺在捕集单位CO₂时的■消耗和■损失进行了比较.该工艺在吸收塔脱硫段和解吸塔间构建双级闪蒸装置，可有效避免脱硫后富H₂S甲醇溶液中CO₂的流失.考虑该过程处于非理想状态，参照DECHEMA数据库对二元相互作用和计算路径进行修正.为了验证结果的可靠性和进行对比，基于CPA、PSRK和NRTL三种状态方程分别进行模拟.结果表明：优化后工艺的CO₂捕集量与未优化相比增加了63.17%;与常规甲醇洗工艺相比，新工艺捕获单位CO₂的■消耗为传统低温甲醇洗工艺的64.87%,且■损失仅为传统工艺的33.64%.优化工艺对低温甲醇洗碳捕集工艺的改进具有一定的指导意义.     

苏北低渗透油藏CO2驱油开发模式探讨

CO₂驱是改善低渗油藏开发效果行之有效的方法之一。针对中国石化华东油气田苏北低渗透油藏三十多年的CO₂驱油矿场实践,将华东目前注气区块按油藏特点和不同注气时机总结为4种开发模式。详细阐述了每种模式的驱油机理、适合油藏类型和典型实例。其中,深层低渗透油藏同步注气开发模式适合于深层、强水敏的低渗透油藏,能较好地补充地层能量;大倾角油藏衰竭开采后注气（吞吐）开发模式适合于大倾角、薄层且分布稳定的特低渗透油藏,可大幅度提高单井产能;高含水油藏水驱转注气开发模式适合于注水开发效果差的中高含水低渗透油藏,能有效改善水驱开发效果;二次注气开发模式适合于注气开发后再次注气的低渗透油藏,通过对开发层系、注采结构、注入方式和注入剖面的综合调整抑制气窜,可再次提高采收率。该研究成果对于低渗透油藏的CO₂驱油方式选择具有借鉴价值。     

低渗透油藏CO2非混相驱前缘移动规律研究

低渗透油藏CO₂非混相驱不同流体间相互作用复杂,前缘描述困难。为此,基于改进的CO₂驱相对渗透率模型,并考虑CO₂在原油中溶解及油相启动压力梯度的影响,推导出低渗透油藏CO₂驱分流量方程;引入渗流阻滞系数,对B-L方程进行修正,确立CO₂驱替前缘移动速度及饱和度剖面计算方法。通过与CO₂驱实验数据获取的含气饱和度剖面相对比,验证了计算方法的准确性。分析CO₂溶解作用、不同原油黏度及注入压力对CO₂驱前缘移动规律的影响,结果表明,考虑CO₂在原油中的溶解,前缘移动速度降低幅度超过50%;原油黏度越高,前缘移动速度越大;前缘移动速度随注入压力的增大而减小,并在最小混相压力处出现拐点。针对吉林、胜利与延长油田典型CO₂驱试验区,通过对比3者含气饱和度剖面分布,对3个区块CO₂驱的适应性进行了评价。     

二氧化碳地质封存与增产油/气/热利用技术中关键热质传递问题研究进展

碳捕集、利用与封存技术（carbon capture,utilization and storage,CCUS）是指将CO₂从能源利用、工业生产或大气中分离出来,经过提纯运送到可利用或封存场地,以实现被捕集的CO₂与大气长期分离的技术。联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）近期在报告中指出：CCUS技术是碳减排与碳中和的“foundation”技术。在我国碳达峰碳中和的“双碳”目标大背景下,CCUS技术被认为是我国实现碳中和目标不可或缺的关键性技术之一。该文对国际、国内主要研究团队和作者研究团队近年来在CO₂地质封存、增产致密油/页岩气/深层地热开采过程中的关键热质传递问题研究进行了综述,通过理论分析,利用分子动力学、格子Boltzmann、计算流体力学等模拟方法,和微观孔隙尺度可视化实验、岩心尺度核磁共振实验、超临界压力流体对流换热实验等实验手段,从不同尺度阐述了储层条件下超临界CO₂在微纳多孔结构中多相多组分流动与热质传递机理,分析了矿物反应、降压析出、流体变物性、尺度效应等对CO_...     

苏北盆地溱潼凹陷页岩油SD1井万吨级CO2压吞矿场试验及效果评价

通过调研页岩油CO₂压吞提高采收率机理,结合SD1井地质背景和室内岩心CO₂吞吐实验,利用数模分析确定CO₂压吞最佳参数组合,最终成功进行万吨级CO₂压吞矿场试验,研究结果表明：SD1井脆性矿物含量较高,压裂后形成的密集缝网体系有利于进行大规模CO₂压吞试验,数模结果的注CO₂最小混相压力为45.14 MPa;随着驱替吞吐次数增加,页岩油动用程度逐渐增大,但增幅逐渐放缓;应选择的最优压吞参数组合为自喷后期的注入时机,1.7×10⁴ t的注入量,550～600 t/d的注气速度,50 d的焖井时间或实际井口单日压降小于0.1 MPa时开井放喷;注入CO₂推进方向基本不发生变化,近似向四周均匀推进,覆盖范围大,有利于提高动用程度;停注后3 d,平面波及面积为81 671.04 m²,较停注时增加8.82%,波及体积为4 316 273.73 m³,较停注时仅增加0.1%。矿...     

缝洞型碳酸盐岩油藏注气吞吐EOR效果评价

缝洞型碳酸盐岩稠油油藏以大型溶洞、溶蚀孔洞及裂缝为主要储集空间,非均质性极强,针对此类油藏,注气吞吐是一种有效的开发方式。为了探索缝洞型碳酸盐岩油藏注气吞吐开发效果,设计并制作了适用于缝洞型油藏吞吐室内物理模拟实验装置,从换油率、产气速率、产气量等方面对比分析了4种吞吐介质（CO₂、N₂、先注CO₂后注N₂、先注N₂后注CO₂）的吞吐效果,分析了作用机理。实验结果表明：注气吞吐提高采收率效果显著,最低换油率的N₂吞吐也能达到0.422;CO₂与N₂混合气吞吐中,CO₂溶于原油中能使其黏度降低,N₂由于重力分异作用占据缝洞高部位形成气顶,这种协同作用使得CO₂与N₂混合气吞吐效果好于单一注气吞吐;而在注气顺序上先注N₂后注CO₂吞吐效果更加明显,换油率可达0.861。缝洞型油藏注气吞吐开采是一种行之有效提高采收率的方法,先注N₂后注CO₂混合气吞吐可获得更显著的开发效果。     

提高三元复合驱现场应用效果的技术途径

双河油田IV5~IV11层系油藏温度81 ℃、原油黏度3.3 mPa·s、综合含水97.9%、采出程度53.3%,呈现出典型的东部老油田水驱低效益开发特征。为了改善IV5~IV11层系开发效果、大幅度提高采收率,集成应用了驱油效率高的三元复合驱技术、扩大波及体积的层系重组井网调整技术和防止窜流的化学驱全过程调剖技术。室内研究和现场应用效果表明,3项关键技术产生多种协同效应,在扩大波及体积的基础上大幅度提高了驱油效率,取得优异的增油降水效果。截至2017年12月,IV5~IV11层系累计注入0.72 PV化学体系,累计增油26.09×10⁴ t,中心区峰值含水由97.9%降至90.2%,日产油由23.0 t升至106.1 t;阶段提高采收率10.2%,预计最终提高采收率14.2%。     

钙铜复合吸收剂CO2捕集性能优化研究进展

开发高效、低成本的CO₂捕集技术是我国实现“碳达峰、碳中和”目标的重要途径。基于钙铜复合吸收剂的钙循环耦合化学链燃烧工艺是一种改进的钙循环技术,通过耦合化学链燃烧来替代钙循环技术中高能耗的空气分离器,可显著降低系统能耗、提高其经济性,受到了国内外学者的广泛关注。介绍了钙循环耦合化学链燃烧工艺的基本原理,阐述了目前钙循环耦合化学链燃烧工艺面临的重大挑战——钙铜复合吸收剂CO₂捕集性能在循环过程中的急剧衰减;综述了提高钙铜复合吸收剂CO₂捕集性能的改性措施,主要包括载体负载法、水蒸气活化、高温热预处理等;综合分析了各种改性方法的优缺点并指明了今后的研究方向。     

咸水层CO2不同捕获机理封存量计算方法及应用范围

通过分析咸水层CO₂地质封存过程中不同捕获机理,探究不同CO₂捕获机理下的封存量计算方法,在CO₂咸水层地质封存工程或数值模拟调研分析的基础上,探讨咸水层CO₂不同捕获机理封存量计算方法的应用范围。综合分析表明,容积法可应用于地质评价阶段的不同尺度地质单元的CO₂构造捕获封存量计算,代表了评价单元的最大封存潜力,在选取合理的工程、经济等参数基础上,可进行更高潜力级别封存量的计算;长时间尺度的CO₂束缚气捕获、溶解捕获、矿物捕获3种计算方法,应用范围为场地级或灌注级的某一时间点或时间段的实际封存量计算,只有依据封存工程或封存场地建立地质模型,并进行长时间尺度的数值模拟才能获得。     

油田注汽锅炉氧燃料燃烧多联产捕集CO2的工艺分析

提出将氧燃料燃烧方式用于油田注汽锅炉捕集CO2,并将产品资源化利用的多联产工艺实现有效驱油的同时封存CO2,减少污染物排放。以额定蒸汽量15 t/h的油田注汽锅炉为研究对象,分析采用氧燃料燃烧多联产工艺捕集CO2的可行性。结果表明:该工艺采用深冷空分制氧产生的N2可以在油田大量应用,O2和富含CO2的循环烟气作为燃烧的氧化剂,液氮、液氧和液氩作为副产品售出,锅炉尾部烟气中CO2得到富集,通过较小代价的压缩冷凝即可得到99%的液态CO2,同时可以进行SO2和NOx的回收利用。另外,该工艺具有很好的环境效益和经济效益。     

西峰白马区润湿反转剂驱模拟研究

西峰油田白马区长8油藏平均渗透率为0.77×10^-3μm²,属低渗透率油藏,储层岩石润湿性普遍存在中性偏亲油性。为了提高原油采收率,针对该油藏条件开展了室内润湿反转剂驱实验和数值模拟研究,优选出适合该油藏的最佳驱油方案为：段塞尺寸为0.1倍孔隙体积,段塞组合为1000mg/L(0.05PV)＋200mg/L(0.05PV)。应用润湿反转剂模型预测最佳驱油方案的原油采收率可以达到36.75％,与注水开发相比提高9％左右,润湿反转剂换油率达到538t/t。可以认为低渗透油藏注润湿反转剂开发是可行的。     

CO2在页岩储层中的绝对吸附量及其影响因素分析

准确测定页岩对CO₂的吸附能力是研究页岩能否长期稳定封存CO₂以及评价注CO₂提高页岩油气采收率的关键。基于质量守恒原理,在考虑CO₂吸附相体积对吸附系统自由空间体积影响的基础上,推导了绝对吸附量与吉布斯吸附量之间的转换关系式。并通过开展重量法等温吸附实验,研究了黏土矿物含量、CO₂注入压力、相态类型、温度和页岩颗粒粒径对CO₂吸附量的影响。实验结果表明,液态CO₂比气态和超临界态具有更高的吸附量,且CO₂吸附量随注入压力的增加先快速增大后趋于稳定,随温度的升高而降低,但受颗粒粒径影响较小。CO₂绝对吸附量大于吉布斯吸附量,两者差值随页岩黏土矿物含量和页岩颗粒粒径的增加而增大,随储层温度的升高而降低,随CO₂注入压力的增加先增大后减小。当CO₂为液态时两者差值最大,其次为超临界和气态。目标区页岩CO₂吸附能力与已成功实施封存的...     

二氧化碳注入条件下井筒水泥环完整性若干研究进展

井筒水泥环完整性是实现二氧化碳(Carbon dioxide,CO₂)地质封存长期安全有效的重要保障。在CO₂的捕集、利用及封存过程中,低温CO₂流体注入过程将引起井筒结构温度和压力的分布变化,易造成井筒水泥环完整性失效。为评价CO₂注入条件下井筒水泥完整性和优化注入参数提供理论指导和分析方法,文章在简要综述前人相关研究的基础上,重点介绍了笔者的相关创新研究成果：1)简述了CO₂注入井井筒完整性失效的研究现状,重点介绍了CO₂注入过程中井筒流动模型以及不同注入参数对井筒温度分布的影响;2)简述了含缺陷水泥环完整性的研究现状,重点介绍了井筒裂纹断裂参数计算方法,定量分析了CO₂注入井含缺陷水泥环的完整性,揭示了水泥力热性能对径向裂纹和界面裂纹扩展行为的影响规律。文章可为CO₂注入过程施工参数优化、井筒水泥环完整性评价等方面的相关研究与应用工作提供有益参考。     

CO2地质封存技术及其同位素在咸水层的化学行为研究进展

 深部咸水层是CO₂地质封存的主要封存地, 因所处地质背景和在地质历史过程中经历的地球化学环境不同, 其地球化学行为也各不相同。本文综述地质封存空间与封存量、地质封存类型、同位素标记CO₂在咸水层的化学行为的研究进展。分析表明, 目前关于CO₂地质封存的研究在现象实验、模拟和现场实验方面都取得了初步进展, 但对CO₂注入地下后的行为过程仍有很多未解决的理论和技术难题;CO₂地质封存监测方法的选择主要取决于具体的场地条件和场地的风险情况, 未来技术发展主要集中于封存场地评价与储层响应监测技术。     

探讨适合中国的CO2捕集技术

 论述了当前中国捕集CO₂的必要性,探讨了适合中国的CO₂捕集技术。CO₂捕集技术主要分为燃烧前捕集、氧化燃料燃烧捕集、燃烧后捕集3类。由于中国短期内没有能力建设大规模的包含CO2捕集及储存系统的电厂,重点探讨现有电厂的改进问题。很多国家开展了基于燃煤电厂CO₂捕集技术研究,并达到了中试实验水平。中国对于CO₂捕集技术的研究始于20世纪80年代,研究重点主要偏向于燃烧前及燃烧后,忽略了氧化燃料燃烧问题。从国外对氧化燃料燃烧和燃烧后CO₂捕集技术的对比研究看,将一个普通的煤燃烧电厂更新改进成燃烧后捕集电厂所需资本大于改进成氧化燃料燃烧系统需要的资本,而且更新后的氧化燃料燃烧系统运行与维修成本约为燃烧后捕集电厂的一半。氧化燃料燃烧CO₂捕集技术投资和运营成本低,且CO₂捕集率高,是适合中国现阶段国情的CO₂捕集技术。     

煤炭高效清洁低碳利用研究进展

 随着能源生产和消费革命的到来,中国煤炭利用正在经历从低效、粗放向高效、清洁、低碳的利用方式转变。本文介绍了煤炭高效发电、分级分质利用、污染物综合处理与资源化回收、固废及生物质与燃煤掺烧发电、CO₂捕集封存和转化利用以及智慧能源等中国未来煤炭利用的主要发展方向。