用超臨界二氧化碳開發(fā)非常規(guī)油氣藏

文/楊紅英

2012年3月19日，在國際石油產(chǎn)業(yè)高峰論壇上，中科院院士沈忠厚發(fā)表講話時(shí)說到，10年來，我們所發(fā)現(xiàn)的天然氣資源，每年都有4億到5億噸儲(chǔ)量的增長，但70%～80%都是低滲油氣藏，這是一個(gè)很大的特點(diǎn)。

他介紹說，在油氣資源里面，天然氣的資源非常豐富，特別是非常規(guī)天然氣，包括頁巖氣，煤層氣等，這些儲(chǔ)量遠(yuǎn)比現(xiàn)在我們發(fā)現(xiàn)的常規(guī)天然氣儲(chǔ)量要大得多。“據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，至少要大4倍到5倍?！?/p>

“我估計(jì)今后50年，甚至100年我們在天然氣上主要依靠非常規(guī)的天然氣資源。所以今后的主要目標(biāo)第一個(gè)是低滲透氣藏，第二個(gè)是非常規(guī)天然氣資源?！?/p>

因此，他認(rèn)為，在這種背景下，研究超臨界二氧化碳開發(fā)非常規(guī)油氣藏鉆完井技術(shù)顯得非常重要。

豐富的油氣資源怎么獲取

這是橫在中國石化裝備行業(yè)人士的一道難題。因?yàn)殚_發(fā)低滲油藏和非常規(guī)油氣藏會(huì)遇到三大問題。

首先，低滲油藏非常堅(jiān)硬，難鉆。還有一部分不光難鉆，比如頁巖層，它還有一個(gè)特性就是滲透率很低。

其次，低滲氣藏或者非常規(guī)天然氣藏，空置率一般在50%左右，滲透率極低。這么低的低滲率，在鉆井的過程里面極容易受到破損，而其恢復(fù)過程也不像常規(guī)中滲透或者高滲透氣藏。因此對開采流程提出了嚴(yán)格要求。

最后，低滲氣藏的豐度低，單井產(chǎn)量低，采收率低，開采周期長。

沈忠厚說，現(xiàn)在美國開發(fā)了幾個(gè)非常規(guī)的天然氣，采收率究竟多高？我們沒有看到比較確切的數(shù)據(jù)。但據(jù)說是比現(xiàn)在常規(guī)的油氣藏采收率還要低。

他進(jìn)一步解釋說，對于難鉆的巖層，開發(fā)成本的百分之七八十都會(huì)花在鉆井上，而這樣的結(jié)果就是不光用了大量的時(shí)間和財(cái)力，且效益也非常低。

而因?yàn)榈蜐B氣藏滲透率極低的特點(diǎn)，以往的鉆進(jìn)技術(shù)會(huì)有不同程度的不適應(yīng)，因此，在這么一個(gè)情況下，需要尋找新的技術(shù)支持。

“經(jīng)過4～5年的探索，我可以跟大家說，我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)可走的途徑，而且是近期可以操作的方法。”沈忠厚說：“那就是用超臨界二氧化碳來開發(fā)非常規(guī)油氣源。

超臨界二氧化碳技術(shù)

“把溫度加到31.1度，壓力加到7.300兆瓦，二氧化碳的密度接近于流體，黏度相當(dāng)于氣體。黏度很低就容易流動(dòng)，這對搞鉆井搞采油的人是一個(gè)很大優(yōu)勢。”沈忠厚說，這個(gè)溫度壓力就是二氧化碳的臨界點(diǎn)。

在超臨界條件下，二氧化碳的密度接近于液體，黏度接近于氣體，擴(kuò)散系數(shù)大于液體，表面張力接近于零。在這種狀況下，二氧化碳可以進(jìn)入到母巖，不管是巖石，只要它空間大于二氧化碳的分子，二氧化碳就很容易鉆進(jìn)去。

“如此一來，用超臨界二氧化碳開發(fā)非常規(guī)油氣藏的優(yōu)勢就比較突出了?！鄙蛑液窀嬖V記者。

他做了個(gè)比較，分別用清水和超臨界二氧化碳來做介質(zhì)鉆巖。因?yàn)閹r層很硬，用清水一般鉆頭很難鉆過，而超臨界二氧化碳承受的壓力不到與清水的70%，因此鉆類似花崗巖、頁巖這樣難鉆的巖層，都可以獲得好的效果。

此外，開采低滲和非常規(guī)天然氣的時(shí)候，很容易被污染。所謂污染，就是在鉆井過程中，外來固體侵入到油層空隙里面，把油堵起來。

而二氧化碳一般是氣體，如果把溫度降到一定程度后變成液體，加到臨界的時(shí)候，它既為固體，又為液體，沒有污染損害油氣藏的條件。

而利用超臨界二氧化碳的最大優(yōu)勢是可以提高單井產(chǎn)量和采收率。

所謂采收率，是對一個(gè)油田而言的，現(xiàn)在一般油田的采收率只有20%多，最高30%多，大慶能達(dá)到40%到50%。“現(xiàn)在開發(fā)低滲油氣藏和非常規(guī)油氣藏，各國采收率可能只有百分之十幾?！鄙蛑液裾f，超臨界二氧化碳有一種最大的優(yōu)勢，就是可以把二氧化碳打進(jìn)去把油氣藏里面的氣置換出來。

因?yàn)槌R界的二氧化碳打到地層里面，可以成為了無孔不入，越是小的地方它越進(jìn)去、越快。這樣進(jìn)去以后，就把里面的氣體趕出來了。

他說，過去注水也是去置換，但是注水就很困難。而超臨界二氧化碳加壓力比我們注水壓力小得多，壓力也小。

“我個(gè)人建議，以后大家千萬不要用水力壓力，這樣不光可以節(jié)約一部分成本，還可以避免水力壓力過程帶來無窮的后患?！鄙蛑液駨?qiáng)調(diào)，萬物資源都是水，而二氧化碳現(xiàn)在的利用還不廣泛，如果我們這個(gè)壓力改成了二氧化碳壓力即使不用超臨界就用普通的二氧化碳壓力，效果也會(huì)有明顯改善?！?/p>