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第51届日内瓦国际发明展传来喜讯,中国石化胜利油田自研的 CCUS 核心技术装备斩获展会最高奖项——特别嘉许金奖。中国工程院院士、国际 CCUS 创新合作组织秘书长李阳对此表示,该成果意味着我国 CCUS 全链条技术与装备实力已跻身国际先进行列。 CCUS,就是把捕集的二氧化碳注入地下,一部分实现封存,一部分与地下石油深度融合后,采出更多的原油,如此往复最终实现全部封存。 从基础研究到应用研究,再到工程实践,胜利油田科研工作者接力奋斗59年,打破国外技术垄断、填补技术空白,实现多个“从0到1”的突破,最终成就了中国首个百万吨级CCUS项目。 打破国外封锁,首创核心技术 1967年,27岁的曹银盛受命开始二氧化碳驱油的研究。面对国内外油藏差异和国外技术封锁,首批研究者没有经验可以借鉴。曹银盛和同事们不断探索,最终找到了影响二氧化碳驱油效率的原油物性、压力、温度三大因素。 “注水采油”是传统的石油生产方式。由于“水注不进去、油采不出来”,胜利油田10多亿吨低渗透油藏中,还有超过90%的储量在地下沉睡。 在深度研究二氧化碳驱油的道路上,接力棒交到张传宝及其团队手中。2007年底,胜利油田高89-1区块成为第一块“试验田”,他们利用二氧化碳进行近混相驱先导试验。试验的结论是,二氧化碳与原油混为一体是提高驱油效果的关键。 多大压力才能让原油和二氧化碳在地下形成混相?2013年,在同类油藏的樊142区块,科研人员集中精力盯住试验区7口井。在46个月时间里,张传宝团队把油藏压力从17兆帕逐步提高到40兆帕,最终二氧化碳和石油成功实现混相,油井单井日产量从1吨提高到6吨。 由此,胜利油田在国内首创形成了“二氧化碳高压混相驱”核心技术并取得矿场应用突破。 打通技术堵点,破解“绕不过”的难题 二氧化碳能够驱油,但如何将之安全高效注入地下又成为“绕不过”的难题。 2010年,大学毕业的赵铁军一头扎进了正在进行二氧化碳先导试验的高89-1区块。8年后,他又开始关注注入设备的超高压精确质量计量。 高压精确流量计是二氧化碳注入装备的“眼睛”,有了它,才可能实现一泵对多井同时注入。赵铁军团队测取了上万组数据,经过上千次的反复试验和归纳总结,把当时国际在用的最高25兆帕的二氧化碳密度图版延伸到了40兆帕,再将密度图版集成到通用体积流量计中,实现了液态下二氧化碳的精确质量计量。 在突破计量技术的基础上,他们又创新研发了低温高效密闭注入装备,形成了具有完全自主知识产权的关键技术体系,一举破解了二氧化碳注入零排放、分压分注、低温计量等一系列“卡脖子”难题,打通了CCUS产业链的技术堵点。 胜利油田现场实践数据显示,二氧化碳驱油效率比水驱提高40%,封存率一次可达60%~70%,最终达到100%。 2023年7月,国内首条百公里、百万吨级二氧化碳输送管道建成,成为二氧化碳的专用“地铁”。为实现二氧化碳在管道内安全稳定高效输送,胜利油田技术团队联合国内知名泵厂家,自主研发出国内首台大排量增压泵。至此,我国第一条完整的二氧化碳捕集、输送、注入、封存产业链在胜利油田延展。 形成全产业链技术,大幅降低采油成本 “既要最大限度封存二氧化碳,又要尽可能采出更多原油,防窜技术是个新难题。”张传宝直言。 如何提高二氧化碳的泡沫维持时间成为重点攻关方向。胜利油田10年持续攻关,从10分钟到半小时再到1小时,时间被不断刷新,一次封存率突破70%。 随着防窜技术的不断完善,胜利油田初步形成低成本捕集技术、管道安全输送技术、全密闭高效注入技术、高效驱油与封存技术等CCUS全产业链六大技术系列。 胜利油田勘探开发研究院气驱试验室经理郑文宽说,“没有现成的图纸,我们就自己画;买不来核心设备,我们就自己设计。” 现在,郑文宽和同事们正在重点攻关重现流体在地下油藏的流动过程,从而制定更为科学的开发方案,采出更多石油,推动二氧化碳驱油封存基础研究向更宏观拓展、向更微观深入。 截至目前,胜利油田CCUS项目注入的二氧化碳量超过13亿立方米并全部封存于地下,区块日产油量从220吨上升至460吨,单位能耗和采油成本大幅下降,为我国CCUS规模化应用、“双碳”目标实现提供了成熟可复制的技术和方案。 [1]
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