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温室气体是油气工业的“宝贝”

2020-7-14 7:41:35 来源:中国矿业报 作者:林燕华 杜治利

时间才进入4月,夏天的气息已经扑鼻而来,高温更是让人心烦意乱。而这一切的“罪魁祸首”,就是导致地球温度不断上升的温室气体,在这些温室气体中,65%以上为二氧化碳(CO2)。

二氧化碳气体具有吸热和隔热的功能。它在大气中形成一种无形的“玻璃罩”,使太阳辐射到地球上的热量无法向外层空间散发,导致地球表面变热。自工业革命以来,二氧化碳的增长速度是上一次冰河时代结束时的100倍。不仅如此,二氧化碳还会在大气中停留数千年,进一步加剧地球变热,从而导致一系列极端问题的发生。

那么,面对“来势汹汹”的二氧化碳气体,除了依靠自然循环吸收之外,人类还有其它的办法吗?有!那就是“捕捉”二氧化碳气体,并把它“关”起来并加以利用。

从地质循环来看,二氧化碳主要是由燃烧煤等化石燃料而产生,但“解铃还需系铃人”,在人类油气开采过程中,二氧化碳却是离不开的伙伴,与其有着不解之缘。尤其在非常规油气开发与二氧化碳减排工作均面临诸多困难的今天,二氧化碳因其特殊物性,在有效提高非常规资源开发效率上却是一个利器,堪称油气工业的“宝贝”。

在油气田开采最初,一部分油气在巨大的压力下,可以自己喷射出来,但是慢慢的,有些岩层孔隙中的油气就失去了自喷能力。后来研究人员相继发明了注水驱油、化学驱油和蒸汽驱油等开采技术。而这其中,利用二氧化碳开采油气,不仅能把孔隙中的油气开采出来,同时在二氧化碳驱的过程中还能把部分二氧化碳埋存到油层中,在油田废弃后实现将其永久“关”在地下,可谓是一举两得。

能够实现如此,主要得益于二氧化碳独特的特性,当温度压力高于临界点时,其性质发生变化:形态近于液体,黏度近于气体,扩散系数为液体的100倍,这时的二氧化碳是一种很好的溶剂,其溶解性、穿透性均超过水、乙醇、乙醚等有机溶剂。当原油溶于二氧化碳时,可以补充地层能量使原油体积膨胀,黏度下降,还可以降低油水间的界面张力,形成溶解气驱,提高原油流动能力,从而提高油田驱油效率与采收率。

也正因为二氧化碳具有如此优秀的“团队协作”能力,在非常规油气资源开发提上日程的今天,它在开采具有“三低”特性、水敏和水锁等现象的非常规油气储层时,具有对储层伤害小、增产幅度大、节水环保和一体化封存等独特优势。主要就是通过向致密储层注入二氧化碳,利用二氧化碳与甲烷在地层中吸附能力的差别置换甲烷,溶于原油,降低原油黏度,同时沟通储层,形成缝网,有效增加储层的渗透率,进而提高油气采收率。而页岩等致密储层本身结构致密,具备良好的封存条件,是继老油气田后,实现二氧化碳地下埋存的又一良好场所。

我国低渗透和稠油资源非常丰富,在这些油藏中利用二氧化碳提高采收率的潜力巨大。超临界二氧化碳以其极强的流动性和扩散性,贯穿能力好,易形成复缝网络,正在用于页岩油气储层压裂。尤其最近,我国在松辽盆地页岩油储层中创新使用超临界二氧化碳大型复合压裂工艺,取得了陆相常压高粘土页岩油战略突破,进一步证实了该技术的可靠与有效。

那么,我国可供二氧化碳居住的“家”多不多呢?沉积盆地是可以封存二氧化碳的地质构造,国内适宜进行油气勘探的沉积盆地总面积约550×104平方千米,尤其我国东部火力发电厂较为集中,油气田为数甚多,是国内实施二氧化碳“捕捉”并进行地质封存的有利条件。

当前我国已经成为世界第二大二氧化碳排放国,减排形式非常严峻,单纯进行埋存需要投入巨大的资金,而在诸多二氧化碳减排方法中,地质永久封存是处置二氧化碳最有效最现实的方法。因此发展二氧化碳埋存与油气田高效开发一体化技术,能够起到“一箭双雕”的作用,无论是对于节能减排还是提高油气采收率都具有重要的意义。

相信在不久的将来,随着人们环保意识的不断觉醒,以及科学技术的不断发展,温室气体二氧化碳不仅不会再危害人类,反而会成为人类的工具,帮助人们更好地建设美丽地球,实现人与自然的和谐共处。□

(作者单位:中国地质调查局油气资源调查中心)

网站编辑:宫莉

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