圖為延安氣田致密氣藏二氧化碳驅氣與封存先導試驗項目。 受訪單位供圖

【碳捕手成長記】

近日，全球首個針對致密氣藏的二氧化碳驅氣與封存先導試驗項目——延安氣田致密氣藏二氧化碳驅氣與封存先導試驗項目成功注入二氧化碳超2萬噸。項目由陜西延長石油(集團)有限責任公司(以下簡稱延長石油集團)組織實施。通過模型預測，此技術可提升氣田采收率5至10個百分點，百億方大氣田穩產期可延長5至8年。資料顯示，2萬噸二氧化碳相當于170萬棵樹一年吸收的二氧化碳量。

盤活低效資產

延長石油集團首席科學家、總地質師王香增介紹，二氧化碳捕集、利用與封存(CCUS)技術作為一項有望實現化石能源大規模低碳利用的新興技術，是我國未來減少二氧化碳排放、保障能源安全和實現可持續發展的重要手段。2018年更新的《中國碳捕集、利用與封存(CCUS)技術發展路線圖研究》提出，構建低成本、低能耗、安全可靠的CCUS技術體系和產業集群，為化石能源低碳化利用提供技術選擇，為應對氣候變化和經濟社會可持續發展提供技術保障和支撐。

CCUS的主要技術包括二氧化碳地質封存與驅油技術、二氧化碳地質封存與驅氣技術、二氧化碳驅替煤層氣技術等。其中，二氧化碳地質封存與驅氣技術是將二氧化碳注入氣藏底部，通過恢復地層壓力，將無法開采的殘存天然氣驅替出來以提高采收率。同時將二氧化碳封存于枯竭氣藏中，實現減排目的。

記者了解到，氣藏的最終平均采收率為65%，約為油藏的2倍。同時，天然氣的壓縮性是原油或地層水的30倍。因此在相同的烴類孔隙體積下，氣藏可以比油藏埋存更多二氧化碳。此外，致密氣藏的部分氣井因儲層致密而低產低效。如果在這類氣井內實現二氧化碳封存，可盤活低效資產，在碳交易背景之下，探索出一條減碳新途徑。在國際范圍內，匈牙利、荷蘭、澳大利亞及德國先后開展了低滲、中高滲氣藏二氧化碳封存及驅氣的試驗性項目。從實施結果看，天然氣藏不僅可以實現二氧化碳地質封存，還能夠不同程度地增加天然氣產量。

創新計算模型

延長石油集團負責開發的延安氣田位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡東南部，是典型的低滲致密巖性氣藏，具有構造穩定、儲層致密、單井產量低、自然遞減快、采收率偏低等特點。王香增告訴記者，延安氣田致密氣藏二氧化碳驅氣技術的創新實踐，將為致密氣藏提高采收率及二氧化碳地質封存提供理論支撐，為制造業與采掘業協同綠色低碳發展提供有效路徑，使我國在綠色能源領域的國際競爭中贏得先機。

近年來，延長石油集團科研人員立足致密氣藏二氧化碳驅氣效率和工程設計實際應用需求，通過改進現有驅替效率表征方法，研究主控因素的物理—化學—力學性質與二氧化碳相互影響機制，動態評價不同階段下致密氣藏的驅氣能力，提出了“低滲致密氣藏二氧化碳驅氣效率的動態表征方法”模型。同時針對致密氣藏非均質性較強等難點，創新提出“低滲致密氣藏三維精細數值模型高效計算方案”。

記者了解到，上述模型和計算方案具備廣泛實用性，有效降低了致密氣藏進行二氧化碳地質封存潛力估計的不確定性。在此基礎上，科研人員制定了地面工程—井下工程—注入制度—安全監測等全流程注入方案。目前已累計注入二氧化碳2.14萬噸，取得了致密氣藏二氧化碳“能注入，不氣串”的初步認識。

未來，為進一步提高二氧化碳對致密氣藏儲層的利用率，提高天然氣采收率，實現延安氣田降本增效開發與高效安全封存，科研人員將對致密氣藏二氧化碳賦存狀態及演化規律、二氧化碳運移規律、二氧化碳封存機理與潛力預測、二氧化碳埋存安全性評價等進行攻關。

近年來，延長石油集團緊盯“雙碳”目標，充分發揮煤油氣綜合化工和二氧化碳源匯匹配優勢，于2020年提出“致密氣藏二氧化碳驅氣與地質封存”概念，全力攻關致密氣藏CCUS關鍵技術。2023年，延長石油集團建成產能100億方，在推動能源結構優化、保障國家能源安全方面體現了國企擔當。