編者按 技術(shù)進步是推動經(jīng)濟內(nèi)生性增長的重要力量，一些關(guān)鍵環(huán)節(jié)的重大技術(shù)突破對行業(yè)未來發(fā)展具有戰(zhàn)略性、先導(dǎo)性的重要意義。為捕捉、發(fā)現(xiàn)能源行業(yè)正在進行的、可能形成規(guī)模、具有產(chǎn)業(yè)化前景的重大技術(shù)變革，本版推出系列報道“尋找能源行業(yè)新機遇”，希望借此推動重大技術(shù)的完善和產(chǎn)業(yè)化運用，促進能源行業(yè)節(jié)能減排和經(jīng)濟發(fā)展方式的進一步轉(zhuǎn)變。

提高油田產(chǎn)量，試試二氧化碳

二氧化碳有著獨特的性能，原油溶有二氧化碳時，流動性、流變性及油藏性質(zhì)會得到改善。

在中國石化勝利油田發(fā)電廠，高高的煙囪旁邊新近安裝了幾個并不起眼的裝置。這些裝置有著一個特殊的使命———捕集煙囪中排放的二氧化碳，并進行相應(yīng)的純化處理。

“這是油田的自備電廠，我們目前正在建設(shè)的是年回收4萬噸二氧化碳的工程，所有技術(shù)和藥劑均為中國石化專用技術(shù)，達到了國際先進水平。”勝利油田采油工程首席高級專家王增林說。

他介紹說，火電廠脫硫、脫酸后的煙道氣進入吸收塔后，煙道氣中的二氧化碳將和MEA藥劑融合，形成氨鹽并溶于水中，之后注入再生塔，隨著溫度的提升使二氧化碳純度達到99.5％。隨后通過制冷使之變成液體后送到注氣站中注入油田。

為什么選擇二氧化碳驅(qū)油？這是由于二氧化碳有著獨特的性能，易于達到超臨界狀態(tài)。處于超臨界狀態(tài)時，其性質(zhì)會發(fā)生變化，其密度近于液體，黏度近于氣體，擴散系數(shù)為液體的100倍，具有較大的溶解能力。原油溶有二氧化碳時，原油流動性、流變性及油藏性質(zhì)會得到改善。

“現(xiàn)在通常采用的補充采油后地層能量遞減的方法為水驅(qū)和化學(xué)驅(qū)，就是把水或化學(xué)成分注入油田中，補充地層能量損失。但是，目前我們很大一部分油藏田為低滲透油藏，這種油藏很難開發(fā)，油田沉睡在細密的巖石里，水很難流入，被稱為‘注不進水、采不出油’。二氧化碳的特殊性質(zhì)非常適合于低滲透油藏開發(fā)。”中國石化集團科技開發(fā)部副主任張永剛表示。

在勝利油田純梁注氣站里，記者看到龐大的二氧化碳罐連接著復(fù)雜的管道。在這里，每天都有100噸的二氧化碳注入4口注入井中。

據(jù)介紹，2008年1月這里開始二氧化碳單井試注，2009年7月開始，4口注入井全部開始試注，現(xiàn)已經(jīng)累計注氣4.1萬噸。

王增林表示，2007年中國石化確定在高89—1塊進行二氧化碳驅(qū)油的先導(dǎo)性試驗，這里屬于勝利油區(qū)大型特低滲透油田之一，無法進行注水開發(fā)。二氧化碳的注入使對應(yīng)的5口生產(chǎn)井產(chǎn)量上升，井組日產(chǎn)油由31.6噸上升至42.1噸，累計增油7500噸。其中高89—9井產(chǎn)量由注入前的每日4.5噸，上升到目前的9噸，上升了一倍。

他介紹說，二氧化碳被注入后，約有50％至60％被永久封存于地下，剩余的40％至50％則隨著油田伴生氣返回地面，通過原油伴生氣二氧化碳捕集純化，可將伴生氣中的二氧化碳回收，就地回注驅(qū)油，進一步降低了二氧化碳驅(qū)油成本。

二氧化碳驅(qū)油意義重大

在傳統(tǒng)的意義下，很多低滲透油氣藏是難動用儲量，但如果采用二氧化碳驅(qū)油的方法，可能將成為優(yōu)質(zhì)儲量。

“我國一次能源以煤炭為主，這是我們的現(xiàn)實國情，短期內(nèi)不可能有較大改變。這決定了我國電力以煤電為主的裝機結(jié)構(gòu)，占整個發(fā)電裝機的70％以上，提供了我國80％的發(fā)電量。”國網(wǎng)能源研究院副院長胡兆光表示。

不容忽視的是，以煤電為主的電力結(jié)構(gòu)帶來了相當大的環(huán)保壓力。相關(guān)測算表明，燃燒一噸標煤將平均排放2.6噸二氧化碳。

“火力發(fā)電廠是二氧化碳排放大戶，排放量占總量相當大的比例。”南化集團研究院副總工程師毛松柏介紹。

“因此，將煙道氣中的二氧化碳捕集純化后注入地下用于油田驅(qū)油，既能降低二氧化碳排放，又能提高了原油采收率，經(jīng)濟效益和社會效益都非常顯著。研究與實踐表明，二氧化碳驅(qū)油可以提高油田采收率10％至20％。”張永剛表示。

隨著陸上油田勘探開發(fā)力度的加大，低滲透油藏已成為我國油田的重要增儲陣地。“在傳統(tǒng)的意義下，很多低滲透油氣藏是難動用儲量，但如果采用二氧化碳驅(qū)油的方法，可能成為優(yōu)質(zhì)儲量。”中國石化科技開發(fā)部油田處副處長胡鳳濤說。

數(shù)據(jù)顯示，我國低滲透油氣藏約63.2億噸，尚有50％左右未動用。而已動用的低滲透資源，由于技術(shù)水平的制約，平均采收率僅為23.3％。

胡鳳濤介紹，對于中高滲水驅(qū)油藏，也可通過注入二氧化碳進一步提高采收率，中原油田濮城水驅(qū)廢棄油藏就通過試驗二氧化碳驅(qū)油再獲新生。

據(jù)了解，中原油田濮城水驅(qū)廢棄油藏已連續(xù)14年綜合含水達到98％以上，水驅(qū)開發(fā)已無經(jīng)濟價值。2008年6月開始進行二氧化碳驅(qū)油試驗，井組日產(chǎn)油由0.6噸最高上升到15.9噸。截至今年3月，累計注入二氧化碳1.23萬噸，累計增油3272.7噸，預(yù)計實施二氧化碳驅(qū)油后井組采收率可提高7.9％。

他表示，如二氧化碳驅(qū)油在中原油田高含水油藏中推廣應(yīng)用的話，將覆蓋地質(zhì)儲量3億噸，預(yù)計可增加可采儲量2000萬至3000萬噸。

王增林認為，利用火電廠煙道氣捕集純化驅(qū)油技術(shù)屬于二氧化碳捕集、利用和封存技術(shù)（CCUS），與二氧化碳捕集和封存技術(shù)（CCS）相比，可以將二氧化碳資源化，能產(chǎn)生經(jīng)濟效益，更具有現(xiàn)實操作性。

未來產(chǎn)業(yè)化前景廣闊

目前不少發(fā)達國家二氧化碳驅(qū)油的工業(yè)應(yīng)用已趨于成熟，并占補采原油量第二位。

“在能源緊缺和節(jié)能減排的背景下，二氧化碳驅(qū)油有著非常廣闊的推廣利用前景，有關(guān)部門應(yīng)適時出臺相應(yīng)的政策扶持措施，加快這一技術(shù)的推廣應(yīng)用。”毛松柏表示。

他表示，二氧化碳驅(qū)油不僅適用于常規(guī)油藏，尤其對低滲、特低滲透油藏，可以明顯提高原油采收率。根據(jù)油田地質(zhì)情況的不同，每增產(chǎn)1噸原油約需1至4.2噸二氧化碳，可增產(chǎn)油田總儲量約10％的原油。

勝利油田勘察設(shè)計研究院副院長張建表示，僅勝利油田而言，適合二氧化碳驅(qū)油的油藏儲量就非常可觀。根據(jù)初步油藏評價研究結(jié)果，僅勝利電廠附近適合二氧化碳驅(qū)油的低滲透油田儲量就達2億多噸，若全部采用二氧化碳驅(qū)油開發(fā)，每年可能消耗二氧化碳300萬噸，可提高油田采收率10％至15％。如規(guī)模應(yīng)用二氧化碳驅(qū)油，勝利油區(qū)低滲透油藏預(yù)計新增可采儲量3300萬噸至4700萬噸，二氧化碳注入需求將達1億噸以上。

據(jù)了解，目前不少發(fā)達國家二氧化碳驅(qū)油的工業(yè)應(yīng)用已趨于成熟，并占補采原油量的第二位。美國有10個產(chǎn)油區(qū)的292個油田適用二氧化碳驅(qū)油，一般提高采收率7％至15％。

為加快該技術(shù)的推廣，南化研究院目前正開展勝利電廠100萬噸／年煙道氣二氧化碳捕集純化工藝技術(shù)研究，預(yù)計年底可完成工藝包設(shè)計。項目建成后，將成為全球最大的火電廠二氧化碳捕集、利用封存項目。

經(jīng)過初步測算，該裝置投資約2億元，投產(chǎn)后每年從煙道氣中捕集純化二氧化碳100萬噸，成本約230元／噸，能滿足8000萬噸儲量規(guī)模油藏二氧化碳驅(qū)油開發(fā)需要。

有關(guān)專家表示，二氧化碳驅(qū)油的關(guān)鍵問題之一是經(jīng)濟實惠充足的二氧化碳源。用于驅(qū)油的二氧化碳來自天然的二氧化碳氣，也可從工業(yè)設(shè)施如發(fā)電廠、化肥廠、水泥廠、化工廠、煉油廠、天然氣加工廠等排放物中捕集。今后大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化運用需建立相應(yīng)機制，加強行業(yè)之間的合作。

鏈接

國際經(jīng)驗

目前國際上主要有4座中等規(guī)模的煙道氣脫碳技術(shù)示范電廠，用于二氧化碳捕集與地質(zhì)封存研究，均采用化學(xué)吸收法，分別為加拿大國際二氧化碳捕集研究中心的Boundary Dam煤電廠，產(chǎn)量為4至8噸／日；日本三菱集團Nagasaki煤電廠，產(chǎn)量為10噸／日；還有丹麥EU Castor電廠，產(chǎn)量為25噸／日；美國Warrior Run電站，每天捕集生產(chǎn)150噸食品級二氧化碳。

20世紀80年代以后，二氧化碳驅(qū)油技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用，美國是應(yīng)用二氧化碳驅(qū)油研究試驗最早、最廣泛的國家，已成為油田提高采收率的主導(dǎo)技術(shù)之一。截至2008年，全世界二氧化碳驅(qū)油項目達到124個，年耗二氧化碳量2500萬噸，每天產(chǎn)油27.4萬桶，其中美國實施二氧化碳驅(qū)油項目108個，每天產(chǎn)油25萬桶。通過大量的礦場開發(fā)和應(yīng)用，二氧化碳驅(qū)油機理已經(jīng)基本明確，并已形成了以二氧化碳混相驅(qū)／非混相驅(qū)和氣水交替驅(qū)等為主導(dǎo)的二氧化碳驅(qū)油技術(shù)。

重新認識二氧化碳

經(jīng)濟日報2010年6月29日訊（張建） 應(yīng)該用辯證的眼光來看待二氧化碳，一方面，要加大節(jié)能環(huán)保力度，大幅降低二氧化碳排放；另一方面，應(yīng)嘗試將二氧化碳資源化，把二氧化碳對人類有益的作用盡可能地發(fā)揮出來。

二氧化碳是空氣中常見的化合物，其分子式為CO2,常溫下是一種無色無味氣體，密度比空氣略大，能溶于水，并生成碳酸。液態(tài)二氧化碳蒸發(fā)時吸收大量的熱而凝成固體二氧化碳，俗稱干冰。

自工業(yè)革命以來，化石燃料煤、石油和天然氣的大規(guī)模應(yīng)用，為人類的生產(chǎn)與生活帶來了極大的便利，推動了人類文明的發(fā)展。但是，隨著人類排放二氧化碳的日益增多，溫室效應(yīng)大大增強，以氣候變化為核心的全球環(huán)境問題日益嚴重。據(jù)統(tǒng)計，全球每年因化石原料燃燒向大氣中排放的二氧化碳達200億噸左右。二氧化碳減排成為各國關(guān)注的主題。

但是，隨著科學(xué)的發(fā)展，二氧化碳越來越多的特性被發(fā)掘出來，利用其特性，可將其大規(guī)模應(yīng)用在人們的生產(chǎn)與生活當中，如作為化學(xué)試劑、作為制冷劑、作為壓力源等，其用途非常廣泛。因此，我們應(yīng)用辯證的眼光來看待二氧化碳，一方面，應(yīng)加大節(jié)能環(huán)保力度，大幅降低二氧化碳排放，另一方面，應(yīng)嘗試把二氧化碳資源化，將二氧化碳對人類有益的作用盡可能地發(fā)揮出來。比如，一般條件下，二氧化碳不支持燃燒且比空氣重，將二氧化碳覆蓋在燃著的物體表面，可使物體跟空氣隔絕而停止燃燒，因此二氧化碳可用于滅火，是常用的滅火劑。

作為一種廉價的原料，二氧化碳可用于蔬菜、瓜果的保鮮貯藏。目前，二氧化碳氣調(diào)冷藏已在歐美、日本、澳大利亞等國家和地區(qū)用于蘋果、梨、柑橘和一些熱帶水果的貯藏。二氧化碳也能用于糧食的貯藏。把二氧化碳引入蔬菜溫室，能增加蔬菜的生長速度，縮短其生長周期，提高溫室的經(jīng)濟效益。用飛機將干冰撒入云層施行人工降雨，能解決久旱無雨，莊稼失收的問題。

超臨界二氧化碳流體，因為具有與液體相近的密度，而黏度只有液體的l％，擴散系數(shù)是液體的100倍，所以它的萃取能力遠遠超過有機溶劑。超臨界二氧化碳萃取目前已在大規(guī)模生產(chǎn)裝置中獲得應(yīng)用的有：從酒花中提取有效成分；從咖啡中脫除咖啡因；從石油殘渣油中回收各種油品；從油料種子中萃取油脂等。

使用二氧化碳膨化處理的香煙煙絲蓬松度和柔軟度更加均勻，膨化過程中又能有效帶出煙油及尼古丁等有害物質(zhì)，從而提高煙絲的質(zhì)量，節(jié)約卷煙過程中煙絲用量，并能改善香煙口感。膨化1萬箱香煙所需的煙絲，需消耗二氧化碳約300噸。

此外，二氧化碳適于制作可降解飲食餐具，在工業(yè)應(yīng)用上都具有很大優(yōu)勢。二氧化碳保護焊接是一種高效率、低污染、低成本、省時省力的焊接方法。具有變形小、油銹敏感性低、抗裂、致密性好等優(yōu)點。日本等部分發(fā)達國家二氧化碳保護焊接法焊接量已占總焊接量的40％以上。目前我國二氧化碳氣體保護焊接僅占全部焊接的5％，低于全球平均水平。以二氧化碳為原料可以制造眾多的有機化工產(chǎn)品，如可以用其生產(chǎn)尿素、水楊酸、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、甲醇、甲酸、甲烷等。

特別值得一提的是，近年來國內(nèi)外相繼興起的二氧化碳驅(qū)油技術(shù)，通過在油井中注入二氧化碳改善原油特性以提高采油率。經(jīng)測定二氧化碳驅(qū)油與常規(guī)的注水驅(qū)油相比，采收率可提高10％～20％。從礦物燃料（煤、石油）燃燒后的煙道氣中捕集二氧化碳即可提供經(jīng)濟便捷驅(qū)油氣源，又能減少溫室氣體排放量。從技術(shù)和經(jīng)濟的角度來看，二氧化碳驅(qū)油大有前景。

   （作者為勝利油田勘察設(shè)計研究院副院長）

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