胜利油田
CCUS油藏开发研究
高级专家 张传宝
江苏油田
勘探开发研究院
副院长 葛政俊
华东油气
二氧化碳综合利用
专家 刘方志
问:当前,CCUS技术的研究与应用取得了哪些成果?
张传宝:近年来,中国石化CCUS(二氧化碳捕集、利用与封存)创新团队持续攻关,针对CCUS全链条的关键技术和装备,研发了低成本低能耗不同浓度气源高效碳捕集技术,创建数字孪生长距离二氧化碳管输设计、运维等技术,创建陆相油藏二氧化碳高压混相提高采收率与封存率协同技术,研发了自主可控的长输管道增压泵、高压密相注入泵等核心工艺装备。
2022年8月,胜利油田建成投产了国内首个百万吨级CCUS全流程示范工程。2023年7月,建成了国内首个百万吨级百公里超临界压力二氧化碳长输管道,打造形成了全国最大的CCUS全产业链示范基地。目前,示范区日产油从220吨上升至450吨,二氧化碳动态封存率100%。
葛政俊:江苏油田注二氧化碳工作起步于20世纪90年代,先后经历了技术探索、扩大试验、规模推广3个阶段。针对复杂断块油藏CCUS技术瓶颈,开展技术攻关及多类型矿场试验,形成了以重力稳定驱、驱吐协同等为特色的复杂断块油藏二氧化碳驱油四种差异化模式,配套形成了地下“四防”及地面“四移一循环”工艺技术,成功开展了花26“仿水平井”重力稳定驱等技术先导试验,建成了10万吨级复杂断块油藏CCUS示范工程。目前,已形成二氧化碳封存10万吨/年、增油2.5万吨/年规模,实现了提高采收率及有效碳封存双重目标。
刘方志:华东油气深耕CCUS技术40余年,1984年开始二氧化碳提纯基础研究,1987年起在复杂油藏开展吞吐试验,2005年草舍油田混相驱试验获得关键突破,2013年后在16个开发单元规模化应用。华东油气构建了核心技术支撑体系,形成了覆盖CCUS全流程的技术矩阵,如今技术研究正在向非常规领域延伸。
华东油气通过“技术-工程-标准-示范”全链条布局,建成四大示范基地:长三角35万吨级捕集基地探索区域协同减排,咸水层封存基地为二氧化碳长期安全归宿提供解决方案,CCUS-EOR一体化基地实现增油与封碳“双赢”,千万吨级调峰库为国家碳战略储备打造了“地下粮仓”。
问:推进相关技术时遇到了哪些挑战?如何突破技术瓶颈?
张传宝:我国陆相油藏原油轻烃含量低,难以实现混相;储层非均质性强,二氧化碳驱易气窜;研究人员分散,难以形成合力;理论技术与矿场实践还未完全融合,存在技术壁垒。
针对这些难题,胜利油田强化顶层设计,打造协作攻关团队,有效整合内部资源,彻底打通室内实验、方案优化、矿场实施、动态监测一体化研究之路。夯实基础研究,解决核心技术难题,研发了不同维度的气驱物理模拟、地质安全、气驱提效等实验装置,创新形成二氧化碳高压混相驱油理论,研发压驱高压压力场重构、全域全程二氧化碳前缘控制等关键技术,为规模化矿场应用提供理论支持。加速矿场规模化、产业化应用,在高891-樊143区块开展二氧化碳高压混相驱应用,油藏达到1.2倍混相压力,区块日产量由24吨提高到89吨,为规模化推广提供了示范。
葛政俊:江苏油田是典型的复杂小断块油田,地下具有“小、碎、贫、散、窄”的地质特点,油藏规模小,构造破碎,资源丰度低,窄条状多;地面上湖荡众多,河网密集。探索适应这种复杂地质及地面特点的注气模式及配套工艺,是苏北盆地CCUS技术攻关的挑战目标。
复杂断块油藏的特点对井网及开发模式提出了差异化要求。江苏油田针对典型油藏关键问题,尤其针对窄条带、极复杂两类复杂断块油藏,优化注气方式、驱替介质、注气部位等,形成了具有小断块油藏特色的4种注气模式,即“仿水平井”重力稳定驱、气顶边水双向驱、驱替吞吐协同、“二氧化碳+吞吐”。
在配套工艺方面,形成了注、采、输全流程工艺技术。在地下,攻关形成了防腐防垢,防杆管失效、防气窜、防气举升等技术;在地上,开展“橇装化、低成本”的地面工艺技术研究,形成移动注气、移动回收、移动控压、移动集输技术,实现了同井场注入、产出、回收、再注入的闭合环路,以及“净零”排放目标。
刘方志:面对储层非均质性难题,华东油气通过多尺度建模与动态分析精细刻画油藏肌理;面对气体窜流难题,创新了分级封窜技术,为碳流构建“定向通道”;面对技术成本高难以规模化应用难题,攻关低成本捕集与多元输送技术,2025年建成了江苏省首条二氧化碳长输管线。
问:未来的重点工作是什么?
张传宝:一是统筹谋划CCUS中长期发展规划。基于CCUS/CCS发展潜力及源汇匹配优势,对产业发展进行整体系统谋划,根据技术可行性与空间合理布局,有序推进CCUS/CCS产业发展。
二是加大推进关键核心技术攻关力度。聚焦拓展CCUS/CCS应用领域和“二氧化碳+”关键技术环节,攻关高含水油藏二氧化碳驱、页岩油二氧化碳提高采收率、咸水层封存等技术,突破驱油封存协同、长效封窜与防腐、地质安全等技术瓶颈,扩大CCUS/CCS阵地与领域。
三是加快CCUS/CCS产业集群化体系化发展。以胜利油田第二个百万吨CCUS项目建设为契机,推动炼油化工、煤电等减排行业与油气+新能源开发利用一体化协同,依据源汇匹配原则,规划CCUS/CCS集群建设,引领碳利用与封存规模化应用。
葛政俊:下一步,江苏油田将以驱油封存相协同,近混相驱、混相驱为主要方向,以水气协同控窜为技术手段,深化基础理论研究,攻关提升驱油封存模式,完善提升配套工艺,降低项目成本,实现二氧化碳驱的规模化、效益化推广,助力绿色低碳发展。同时,加快断层开启、活化评价技术攻关,推进复杂断块地质体大规模碳封存工作。
(沈志军 吴 珉 整理)