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变“碳”为宝 增绿增效
长庆油田CCUS实践纪实
  新闻来源:石油商报 2022-04-07 09:26  

  3月春风拂过西北大地,伫立在陕西省榆林市的长庆油田黄3区二氧化碳驱综合试验站显得生机勃勃。8个库容50立方米的液态二氧化碳储罐在阳光的照耀下光彩靓丽,注入泵、采出液处理装置等同时运作,每小时能将3.75吨二氧化碳稳定注入地层。“在占地面积仅有1.63公顷的长庆油田黄3区二氧化碳驱综合试验站,CCUS(碳捕获、利用与封存)项目年埋存的二氧化碳相当于153.33公顷常绿阔叶林一年吸收的量。”负责二氧化碳驱综合试验站全面工作的麻黄山北作业区副经理刘广锋介绍道。

  助力国家实现“双碳”目标,能源央企责任重大。作为国内第一大油气田,长庆油田深入贯彻习近平生态文明思想,坚持“在保护中开发、在开发中保护”的思路,积极探索二氧化碳减排和油田高效开发协同发展,大力攻关CCUS技术,走出了一条“源头减排—循环利用—永久封存”的低渗透油藏绿色低碳发展之路,争当能源企业的“碳”路先锋。

长庆姬塬油田绿色低碳新能源综合示范基地。 苗娟 摄

  CCUS国家级示范区全面建成 “点碳成金”梦想照进现实

  长庆油田提高采收率试验项目组项目副经理张龙告诉记者,在中国石油“长庆油田低渗透油藏二氧化碳驱油与埋存关键技术研究与应用”重大科技专项的支持下,长庆科研人持续攻关、上下求索,2014年立项以来,顺利完成前期研究、项目论证、项目批复、方案编制、现场踏勘、方案审查等工作,长庆二氧化碳驱油与埋存业务模式“破茧而出”。

  通过自主研发集“喂液、增压、分配、计量”功能为一体的数字化注入橇,第一期黄3区二氧化碳先导试注工程于2017年3月建成,在“3注19采”顺利试注的基础上,2018年11月通过应用变压吸附、膜过滤脱碳等18台装置,实现“9注37采”先导性试验整体注入,将室内研究成果转化为可推广应用的生产力,初步实现规模化、资源化应用,真正使二氧化碳“入地为宝”。

  “传统的二氧化碳驱油过程中,一部分二氧化碳会随着原油重新回到地面,一体化的CCUS模式实现了采出二氧化碳的重复利用,让‘逃’出的二氧化碳‘无处遁形’。”长庆油田提高采收率试验项目组负责人张龙告诉记者。认识到CCUS建设的巨大潜力,长庆油田乘势而上,日复一日地进行资料录取、动态分析、效果剖析,完善配注、集输、循环利用工艺,建立特殊地形下二氧化碳地面工程风险监控体系,不断做精做细先导试验,为后续工作打好“地基”。

  2021年,在中国共产党百年华诞之际,长庆油田10万吨级注入能力、5万吨原油处理能力的CCUS综合试验站,在实现碳达峰碳中和目标的征程中,走出了属于长庆人的坚实步伐。以CCUS项目为核心,长庆油田在姬塬油田建设绿色零碳综合示范区,综合风光发电、地热利用、公益碳汇林等项目,合力打造绿色低碳发展亮丽名片。

  “通过多年的攻关实践,长庆油田建成了流程全、标准高的二氧化碳注入站,为行业应用二氧化碳驱提高采收率做出重大贡献。”2021年7月,中国工程院院士袁士义现场调研时,充分肯定了长庆油田在CCUS领域取得的成绩。

  加强科研攻关力度 超低渗透油藏CCUS主体技术应运而生

  “长庆油田要争做打造CCUS原创技术策源地的排头兵,争当实现CCUS产业化规模化发展的主力军。”2022年2月,中国石油集团党组成员、副总经理焦方正在集团CCUS推进会上,对长庆油田CCUS业务给出清晰定位。

  为走好绿色低碳高质量发展之路,长庆油田依托国家、中国石油股份公司重大科技专项,按照“全面计划、过程控制、分级负责”的思路,建立了集研究院、提高采收率试验项目组、二氧化碳注采队为一体的专业化科研攻关团队,进一步完善低渗透油藏二氧化碳驱机理。

  理论成熟指导实践突破,长庆油田紧紧抓住黄3区CCUS国家级示范工程建设契机,持续开展矿场攻关试验。“通过混相机理、气窜防治、防腐防垢等方面的技术创新,在高质量建成10万吨级CCUS综合试验站的同时,适合长庆超低渗透油藏CCUS主体技术已形成。”长庆油田勘探开发研究院的范伟告诉记者。

  长庆油田适合二氧化碳驱的特低渗透油藏资源量丰富,但这类资源埋藏深、丰度低、非均质性强、混相压力高,面临混相难、波及系数低等技术难题。“精细识别优势渗流通道后,优化注采参数是关键。”范伟强调。

  对于黄3区的长8超低渗油藏,技术人员以扩大波及和混相范围为导向,设计“油藏地质—驱油机理—物理模拟—数值模拟”相结合的参数优化方法,形成气窜综合判识图版,构建分类分级调控技术政策,指导现场试验效果进一步提升。通过优化调整注采参数,单井产量由0.76吨提高到1.07吨,综合含水率下降14.4%,提高采收率效果显著。

  值得一提的是,通过创新研发膜过滤、变压吸附等装置,长庆油田在CCUS过程中实现伴生气的循环利用与采出流体的集输处理,真正做到了全封闭、全埋存、零排放。据介绍,黄3区综合试验站除累计注入液态二氧化碳15.6万吨外,每年液相处理能力达5万立方米以上,伴生气处理能力超过350万立方米。

  赋能传统油企转型 长庆油田CCUS发展驶入快车道

  3月25日,在陕西省榆林市的黄土梁峁区,长庆油田CCUS第一口注气更新井——新塬29-105井正在进行紧张的施工作业,现场一派繁忙景象。“水驱转注气后,旧的注入井因使用年限长漏失严重,井筒治理难度大、费用高,打更新井可以完善注采井网、保证二氧化碳有效注入。”长庆油田油田开发事业部技术人员易凡告诉记者。

  2022年,长庆油田迈入“建设基业长青百年长庆”的新征程。一方面,历经半个多世纪的开发建设,“三低”油藏随着压裂、注水工作的不断深入,单井产量低、水驱效率低等问题愈发凸显,亟需探寻提高采收率新技术;另一方面,“双碳”目标下,能源行业发展转型趋势更加清晰明朗,长庆油田正式将新能源作为三大主营业务之一,加快传统油气田转型发展,探索完善以CCUS为核心的碳中和路径。

  规划先行,谋定后动。长庆油田2022年工作会议提出,要依据相关政策科学规划CCUS规模,重点解决井筒腐蚀、系统气窜两大难题,选取3万~5万吨产建区整体配套二氧化碳驱,形成“新区直接建设、老区优化改造”两种碳中和模式。今年年初以来,长庆油田立足鄂尔多斯盆地“混相—近混相”油藏实际,对标国家“双碳”目标要求,长庆油田统筹驱油与埋存,整体规划、有序推进、分批实施,力争在“十四五”末形成适合黄土塬地貌的碳输送模式,加强配套关键技术的研发与试验;在“十五五”做到规模化应用。

  2022年刚刚过去一个季度,长庆油田CCUS业务便“步稳蹄疾”,取得了实质性进展。在先导试验区,长庆油田部署“3注2采”5口更新井,目前已有1口完钻,预计5月全部完钻后恢复二氧化碳注入;在扩大试验区,《姬塬油田长8超低渗油藏百万吨CCUS工业化方案》已通过审查,资料录取、井筒检串、测试等前期准备工作正有序开展。

  除CCUS外,CCS(碳捕获与封存)也是脱碳进程中不可或缺的一部分。长庆油田侏罗系低渗透油藏普遍发育边底水,体积庞大的含盐水层为CCS提供了绝佳的发展“土壤”,既可以实现碳封存,又可以带来间接驱油的额外收获。目前,长庆油田已完成国内外CCS封存技术调研,正在组织开展鄂尔多斯盆地CCS潜力论证等相关工作,为后期编制规划做好技术准备。

  据了解,长庆油田在依托姬塬CCUS示范区做精做细先导实验的同时,加快推进鄂尔多斯盆地CCUS规模化工业应用布局,未来年注入量将达到百万吨以上,为国家“双碳”目标的实现贡献石油力量。

 
  【作者: 栗倩玮 肖丹 贾玉琴】 关闭窗口
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