【专家观点】CO2 地质埋存与提高石油采收率评价技术

一城风絮

1  CO2 地质埋存与提高石油采收率评价技术

一、CO2 地质埋存与提高石油采收率的意义1. 国际上关于控制CO2 排放的需求：CO2 是主要的温室气体（占65%）。温室气体对人类生存和环境的严重威胁：①海平面上升与陆地的淹没；②气候带的移动；③飓风的加剧；④植被的迁徙与物种的灭绝。我国深受温室气体的影响：近百年来，每年平均气温上升0.4~0.5℃，海平面上升1~3mm。

2. CO2 的捕获和封存是温室气体减排的有效方法之一：减缓方案包括提高能源效率、向低碳燃料转变、核能、可再生能源、增加生物汇、CO2 温室气体的减排（减排潜力和效果有限）。CO2 捕获（CAPTURE）与封存（STORAGE）即（CCS）是指CO2 从工业或相关能源的源分离出来。到本世纪中叶前，二次能源供应继续以化石能源为主。CO2 埋存地：油气田、地下盐水层、煤层和深海  3.油气藏能储存9230 亿吨，相当于2050 全球排放的45%；地下盐水层能储存4000 亿吨—1 万亿吨；煤层能储存400 亿吨。2010—2020 年我国原油需求预测达3—4.5 亿吨，对外依存54%，产量2 亿吨左右。全球石油采收率每提高1%，可增加可采储量1.8 亿吨，相当于年产量。  4. 提高石油采收率是我国油田开发的永恒主题我国油田多为陆相沉积、非均质严重，原油粘度大，天然能量不足，开采难度大。主力油田含水达90%左右。  5. 我国油田提高石油采收率潜力巨大  6. 注CO2 能显著提高低渗透油藏和动用程度03 年，发现低渗透储量63.2 亿，有50%没能正常开发。低渗透采收率仅20%（全国平均采收率：32.2%）近几年新增探明储量中低渗占60—70%。  7. 发展CO2资源化利用与地质埋存一体化技术是双赢的。  3. CO2 气体提高石油采收率技术现状及趋势（1）CO2 提采技术①油藏描述技术；②CO2 与原油的相态理论、多相多组分状态方程和混响理论；③CO2 数值模拟技术（CO2 驱过程的弥散和扩散理论，原油和水多相混合物的复杂渗流规律，CO2 驱过程地质流体流变性及生成物对流体渗流影响理论）；④CO2 驱过程储层物性参数变化理论及预测方法；⑤窜流通道识别理论、方法及防止窜流的对策；⑥CO2驱油藏工程与采油工程技术。（2）美国是目前利用CO2 提采最多的国家（3）美国利用CO2 提采技术应用情况（4）美国现有CO2 提采技术特点（5）CO2 提采技术发展趋势。  三、我国CO2 地质埋存与提高石油采收率的技术研究进展（1）建立适合中国地质特点的CO2 埋存标准集潜力评价体系（2）初步形成CO2 地下埋存的检测理论和技术（3）发展完善了注CO2 采油过程中的多相多组分相态理论（4）发展完善了CO2 驱替过程中多相多组分非线性渗流理论（5）形成CO2 防腐、防垢等工程技术、理论和方法 ——吉林油田（6）获得了CO2 地质埋存与提采现场实验的经验

四、CO2 在油藏中埋存潜力评价方法：张洪涛等利用圈闭体积法、溶解度法和埋存容积法初步估算：中国CO2 地下埋藏总体积：14548×108t1. CO2 地质埋存机理碳埋存领导人论坛（CSLF）有详细描述（1） 物理埋存：与储层空间有关（2） 化学埋存：与流体有关2. 埋存潜力分析理论埋存量，有效埋存量，实际埋存量和匹配埋存量。

2 .二氧化碳捕集与封存技术是指什么？其封存的场所有哪些？其中哪些场所被认为是理想封存地。

捕集与封存技术是指将含碳燃料利用过程中产生的CO2与其它气体分离并捕集，安全长久地封存在地质层中，从而避免排放入大气造成温室效应。

封存场所：地质封存、海洋封存、CO2固化成无机碳酸盐。如油气田、地下盐水层、煤层和深海。

理想封存地：地质封存。包括不可采煤层埋存、采空的油气层埋存、强化采油回注埋存、深部盐水层埋存等多种方式。总体而言，这些利用天然储层的埋存方式比较安全可靠，不仅应用上较灵活，而且也有较充裕的埋存能力。

3、从气候及采收率角度分析CO2埋存机理及用途？

1)气候变暖是21世纪人类必须面对的严峻现实，冰山消融，海平面上升，岛屿国家和沿海城市将被淹没，生态系统被破坏，物种灭绝加速，自然灾害加剧，粮食减产等等，都与CO2的排放有关；减缓气候变化的重要措施之一就是CO2的埋存。

CO2埋存的可行方案：1、注入油气藏；2、注入煤层；3、注入已废弃的油气田；4、注入咸水层；5、海底储存；6、注入适当的岩体。

O2减排是一个技术、经济和政治的综合问题。

(2)注CO2提高采收率：实现石油增产和CO2减排通过向油气藏注入CO2，降低原油粘度，降低界面张力，发挥溶解气驱作用，补充地层能量，并改善地层渗透率，从而提高采收率。

油气藏是理想的CO2储存空间：(1)提高采收率对温室气体中CO2的需求量巨大；(2)油气藏储存CO2的安全性。

目前对于CO2地质埋存机理主要考虑为四种：（1）水动力埋存：CO2能以自由的气相或超临界流体被圈闭在低渗透盖层之下，类似于天然气藏中天然气的圈闭，这种埋存机理被称为水动力埋存。需要说明的是，盖层应该处于水平或形成一定的拱形以确保CO2不能侧向逃逸，是一种重要的短期埋存机理。（2）束缚埋存：当地层水进入或闯入CO2断塞时，由于相对渗透率滞后和毛管力滞后引起CO2在地下储层中运移时留下束缚气饱和度的痕迹，此种埋存机理称为束缚埋存。例如，孔隙体积的一部分被CO2所充填而不能运动。因此，CO2通过束缚气形式埋存于储层中为一个很长的时期。（3）溶解埋存：当CO2被注入到储层中，部分注入的CO2将溶解到地层水中,并以溶解态的方式通过分子扩散、分子弥散和对流进行运移，极低的地层水运移速率确保了CO2在地层中的长期（地质时间尺度）封存。CO2在水和油中的溶解是压力、温度和水的矿化度或原油组分的函数。只要储层的物理状况不被扰乱，溶解的CO2就会一直滞留在水相中。饱和了CO2的水比未饱和的水重，这种密度的差异进一步导致自然对流的发生，从而增加了CO2的溶解效率。（4）矿化埋存：CO2能够直接或间接地与储层当中的原始矿物质发生反应，最终形为一种固体矿物质，此种埋存机理称为矿化埋存。矿物埋存是一种长期的、安全的CO2封存机理。

用途/意义

通过CO2地质埋存一方面可以将其注入油藏达到提高采收率的效果，另一方面可以有效地控制全球气候变暖，对全球碳减排和能源供应起到举足轻重的作用

4、CO2地质埋存评价方法及各自特点？

关于CO2地质埋存的评价体系，主要包括埋存量与提高采收率潜力评价、埋存点的适应性评价以及经济评价。

埋存量与提高采收率评价主要有两种方法：物质平衡法和类比法。物质平衡主要考虑浮力、重力超覆、流度比、非均质性、含水饱和度以及水体强度等因素的影响，可以应用于衰竭油藏中二氧化碳有效埋存量计算，也可以用于利用二氧化碳提高采收率油藏中二氧化碳有效埋存潜力计算；类比法主要是从利用二氧化碳提高石油采收率项目中实际数据获得的计算方法，因此该类方法主要应用于注二氧化碳提高石油采收率油藏中二氧化碳有效埋存量计算。该方法需要从实际油田大量的实践中获得相关系数。

储存地点适应性评价主要是模糊综合评判方法。模糊综合评价方法应用于某一具体二氧化碳地质埋存及提高石油采收率候选目标储层评价中时，取得理想效果的关键是单因素评价向量的确定。

二氧化碳驱油及埋存经济评价从评价分析层面来讲主要有两类：一类是微观技术经济评价；二是宏观技术经济评价。这两类评价主要在评价立场、评价目的、经济含义、计算范围和评价指标五个方面有所区别，同时在计算方法、计算形式、计算指标等方面存在着相似点。

5、CO2地质埋存评价方法及各自特点？

(1)CO2地质埋存机理：CO2地质埋存机理机理分为两大类：物理埋存和化学埋存。物理埋存与储层所能提供的自由空间有关。化学埋存与储层及其流体性质有关。物理埋存包括构造地层构造埋存、束缚气埋存和水动力埋存，化学埋存包括溶解埋存和矿化埋存。

(2)CO2地质埋存潜力分为理论埋存量、有效埋存量、实际埋存量、匹配埋存量。

理论埋存量：表示地质系统内所能接受的物理极限埋存量

有效埋存量：表述从技术层面上考虑了储集层性质、储集层封闭性、埋存深度、储集层压力系统及孔隙体积等因素影响的埋存量，它是理论埋存量的子集；

实际埋存量：表示考虑到当前技术条件、法律及政策、基础设施和经济条件等因素影响的埋存量，它是有效埋存量的子集。

匹配埋存量：表示考虑到二氧化碳源、注入能力和供给能力等因素影响的埋存量，它是实际埋存量的子集。

二氧化碳理论埋存量以盆地或区块为基础，而有效埋存量是以油藏为基础，目标油藏分为已枯竭油藏和注二氧化碳提高采收率油藏两种。计算方法主要是基于物质平衡法和类比法确定的。四者的关系：理论埋存量>实际埋存量>具体埋存量>匹配埋存量等

sydz07

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