溫室氣體是油氣工業的“寶貝”

2020-7-14 08:25 來源: 中國礦業報 |作者: 林燕華 杜治利

時間才進入4月,夏天的氣息已經撲鼻而來,高溫更是讓人心煩意亂。而這一切的“罪魁禍首”,就是導致地球溫度不斷上升的溫室氣體,在這些溫室氣體中,65%以上為二氧化碳(CO2)。

二氧化碳氣體具有吸熱和隔熱的功能。它在大氣中形成一種無形的“玻璃罩”,使太陽輻射到地球上的熱量無法向外層空間散發,導致地球表面變熱。自工業革命以來,二氧化碳的增長速度是上一次冰河時代結束時的100倍。不僅如此,二氧化碳還會在大氣中停留數千年,進一步加劇地球變熱,從而導致一系列極端問題的發生。

那么,面對“來勢洶洶”的二氧化碳氣體,除了依靠自然循環吸收之外,人類還有其它的辦法嗎?有!那就是“捕捉”二氧化碳氣體,并把它“關”起來并加以利用。

從地質循環來看,二氧化碳主要是由燃燒煤等化石燃料而產生,但“解鈴還需系鈴人”,在人類油氣開采過程中,二氧化碳卻是離不開的伙伴,與其有著不解之緣。尤其在非常規油氣開發與二氧化碳減排工作均面臨諸多困難的今天,二氧化碳因其特殊物性,在有效提高非常規資源開發效率上卻是一個利器,堪稱油氣工業的“寶貝”。

在油氣田開采最初,一部分油氣在巨大的壓力下,可以自己噴射出來,但是慢慢的,有些巖層孔隙中的油氣就失去了自噴能力。后來研究人員相繼發明了注水驅油、化學驅油和蒸汽驅油等開采技術。而這其中,利用二氧化碳開采油氣,不僅能把孔隙中的油氣開采出來,同時在二氧化碳驅的過程中還能把部分二氧化碳埋存到油層中,在油田廢棄后實現將其永久“關”在地下,可謂是一舉兩得。

能夠實現如此,主要得益于二氧化碳獨特的特性,當溫度壓力高于臨界點時,其性質發生變化:形態近于液體,黏度近于氣體,擴散系數為液體的100倍,這時的二氧化碳是一種很好的溶劑,其溶解性、穿透性均超過水、乙醇、乙醚等有機溶劑。當原油溶于二氧化碳時,可以補充地層能量使原油體積膨脹,黏度下降,還可以降低油水間的界面張力,形成溶解氣驅,提高原油流動能力,從而提高油田驅油效率與采收率。

也正因為二氧化碳具有如此優秀的“團隊協作”能力,在非常規油氣資源開發提上日程的今天,它在開采具有“三低”特性、水敏和水鎖等現象的非常規油氣儲層時,具有對儲層傷害小、增產幅度大、節水環保和一體化封存等獨特優勢。主要就是通過向致密儲層注入二氧化碳,利用二氧化碳與甲烷在地層中吸附能力的差別置換甲烷,溶于原油,降低原油黏度,同時溝通儲層,形成縫網,有效增加儲層的滲透率,進而提高油氣采收率。而頁巖等致密儲層本身結構致密,具備良好的封存條件,是繼老油氣田后,實現二氧化碳地下埋存的又一良好場所。

我國低滲透和稠油資源非常豐富,在這些油藏中利用二氧化碳提高采收率的潛力巨大。超臨界二氧化碳以其極強的流動性和擴散性,貫穿能力好,易形成復縫網絡,正在用于頁巖油氣儲層壓裂。尤其最近,我國在松遼盆地頁巖油儲層中創新使用超臨界二氧化碳大型復合壓裂工藝,取得了陸相常壓高粘土頁巖油戰略突破,進一步證實了該技術的可靠與有效。

那么,我國可供二氧化碳居住的“家”多不多呢?沉積盆地是可以封存二氧化碳的地質構造,國內適宜進行油氣勘探的沉積盆地總面積約550×104平方千米,尤其我國東部火力發電廠較為集中,油氣田為數甚多,是國內實施二氧化碳“捕捉”并進行地質封存的有利條件。

當前我國已經成為世界第二大二氧化碳排放國,減排形式非常嚴峻,單純進行埋存需要投入巨大的資金,而在諸多二氧化碳減排方法中,地質永久封存是處置二氧化碳最有效最現實的方法。因此發展二氧化碳埋存與油氣田高效開發一體化技術,能夠起到“一箭雙雕”的作用,無論是對于節能減排還是提高油氣采收率都具有重要的意義。

相信在不久的將來,隨著人們環保意識的不斷覺醒,以及科學技術的不斷發展,溫室氣體二氧化碳不僅不會再危害人類,反而會成為人類的工具,幫助人們更好地建設美麗地球,實現人與自然的和諧共處?!?/div>

(作者單位:中國地質調查局油氣資源調查中心)

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