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芮振华
–教授
–中国石油大学(北京)碳中和未来技术学院副院长
–油气资源与探测国家重点实验室副主任
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李阳
–教授级高级工程师
–中国工程院院士
CO2提高油气采收率与地质封存是中国保障能源安全以及发展低碳经济的关键技术,为中国实现“碳达峰、碳中和”目标提供重要技术支撑。文章梳理了CO2提高油气采收率与地质封存的基本机制,总结了世界范围内CO2提高油气采收率与地质封存的关键技术及其应用现状,从生态保护和经济发展的角度展望了CO2提高油气采收率与地质封存技术商业化的发展前景,详细分析了该技术在中国实现商业化所面临的挑战,并提出了相关建议。作为碳排放与能源消费大国,应当结合中国基本国情,通过财政补贴、完善碳税制度及碳市场来支持CO2提高油气采收率与地质封存技术的推广,同时加紧科研攻关与技术合作,健全碳捕集、利用与封存(Carbon Capture, Utilization and Storage, CCUS)全产业链,引领经济健康与持续发展。
图1 中国一次能源消费结构变化趋势
CO2提高油气采收率与地质封存机制及关键技术
1.1 CO2提高油气采收率机制
表1 CO2提高油气采收率与增产机制及其适用范围
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1.2 CO2提高油气采收率关键技术
图3 碳化水驱CO2从水相传递到油相的过程
图4 致密油驱吐协同过程
1.3 油气藏CO2地质封存机制
图5 CO2封存方式的示意图
图6 不同CO2封存机制对比
1.4 油气藏地质体CO2封存关键技术
1.5 油气藏地质体CO2泄漏安全监测关键技术
图7 地质封存过程中CO2泄漏示意图
表2 CO2封存安全监测方法对比
注:LIDAR,Light Detection and Ranging,激光探测及测距;EC,Eddy Covariance,涡流协方差;AC,Acoustic Logging,声波测井;IRGA,Infra-Red Gas Analyzer,红外气体分析仪。
CO2提高油气采收率与地质封存技术应用现状
2.1 国外应用现状
表3 国外代表性CO2提高采收率与地质封存项目
2.2 国内应用现状
与国外相比,中国将CO2应用于油气田开发的时间也并不算晚,早在1965年大庆油田已经开始进行CO2驱油的矿场试验。20世纪80年代以后,吉林油田、冀东油田和江苏油田等单位也陆续开展CO2驱油的相关试验,但尚未进行规模化应用。直到2005年前后,中国才形成了CCUS的相关概念。2021年,齐鲁石化-胜利油田CCUS项目正式启动建设(中国首个百万吨级的CCUS项目),同时延长油田、长庆油田及吉林油田等单位也加快了CCUS项目的大规模商业应用(表4)。与美欧发达国家相比,目前中国的CO2大幅度提高油气采收率及封存理论与技术体系发展仍然处于初级阶段,且应用规模较小。但考虑到中国目前较快的经济发展速度,CO2来源充足,碳减排需求量大,未来随着更多的CCUS项目在中国各大油田落地实施,预计未来中国的CCUS技术在油气开发领域将十分广阔。
表4 国内代表性CO2提高采收率与地质封存项目
注:CCS,Carbon Capture and Storage,二氧化碳捕获和封存技术;ECBM,Enhanced Coal Bed Methane Recovery,提高煤层气采收率。
2.3 国内外技术发展现状比较
技术潜在价值、未来发展方向与挑战
3.1 技术潜在价值
3.2 未来发展方向
3.3 面临的挑战及发展建议
结束语
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2023中国油气人工智能科技大会
2023中国油气人工智能科技大会与《石油钻探技术》、《石油科学通报》联合征稿,评选出的一二等优秀论文将刊发在《石油钻探技术》数字化专题或者《石油科学通报》专刊上。
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