溫室氣體是油氣工業(yè)的“寶貝”

時間才進入4月，夏天的氣息已經撲鼻而來，高溫更是讓人心煩意亂。而這一切的“罪魁禍首”，就是導致地球溫度不斷上升的溫室氣體，在這些溫室氣體中，65%以上為二氧化碳（CO2）。

 

二氧化碳氣體具有吸熱和隔熱的功能。它在大氣中形成一種無形的“玻璃罩”，使太陽輻射到地球上的熱量無法向外層空間散發(fā)，導致地球表面變熱。自工業(yè)革命以來，二氧化碳的增長速度是上一次冰河時代結束時的100倍。不僅如此，二氧化碳還會在大氣中停留數(shù)千年，進一步加劇地球變熱，從而導致一系列極端問題的發(fā)生。

 

那么，面對“來勢洶洶”的二氧化碳氣體，除了依靠自然循環(huán)吸收之外，人類還有其它的辦法嗎？有！那就是“捕捉”二氧化碳氣體，并把它“關”起來并加以利用。

 

從地質循環(huán)來看，二氧化碳主要是由燃燒煤等化石燃料而產生，但“解鈴還需系鈴人”，在人類油氣開采過程中，二氧化碳卻是離不開的伙伴，與其有著不解之緣。尤其在非常規(guī)油氣開發(fā)與二氧化碳減排工作均面臨諸多困難的今天，二氧化碳因其特殊物性，在有效提高非常規(guī)資源開發(fā)效率上卻是一個利器，堪稱油氣工業(yè)的“寶貝”。

 

在油氣田開采最初，一部分油氣在巨大的壓力下，可以自己噴射出來，但是慢慢的，有些巖層孔隙中的油氣就失去了自噴能力。后來研究人員相繼發(fā)明了注水驅油、化學驅油和蒸汽驅油等開采技術。而這其中，利用二氧化碳開采油氣，不僅能把孔隙中的油氣開采出來，同時在二氧化碳驅的過程中還能把部分二氧化碳埋存到油層中，在油田廢棄后實現(xiàn)將其永久“關”在地下，可謂是一舉兩得。

 

能夠實現(xiàn)如此，主要得益于二氧化碳獨特的特性，當溫度壓力高于臨界點時，其性質發(fā)生變化：形態(tài)近于液體，黏度近于氣體，擴散系數(shù)為液體的100倍，這時的二氧化碳是一種很好的溶劑，其溶解性、穿透性均超過水、乙醇、乙醚等有機溶劑。當原油溶于二氧化碳時，可以補充地層能量使原油體積膨脹，黏度下降，還可以降低油水間的界面張力，形成溶解氣驅，提高原油流動能力，從而提高油田驅油效率與采收率。

 

也正因為二氧化碳具有如此優(yōu)秀的“團隊協(xié)作”能力，在非常規(guī)油氣資源開發(fā)提上日程的今天，它在開采具有“三低”特性、水敏和水鎖等現(xiàn)象的非常規(guī)油氣儲層時，具有對儲層傷害小、增產幅度大、節(jié)水環(huán)保和一體化封存等獨特優(yōu)勢。主要就是通過向致密儲層注入二氧化碳，利用二氧化碳與甲烷在地層中吸附能力的差別置換甲烷，溶于原油，降低原油黏度，同時溝通儲層，形成縫網，有效增加儲層的滲透率，進而提高油氣采收率。而頁巖等致密儲層本身結構致密，具備良好的封存條件，是繼老油氣田后，實現(xiàn)二氧化碳地下埋存的又一良好場所。

 

我國低滲透和稠油資源非常豐富，在這些油藏中利用二氧化碳提高采收率的潛力巨大。超臨界二氧化碳以其極強的流動性和擴散性，貫穿能力好，易形成復縫網絡，正在用于頁巖油氣儲層壓裂。尤其最近，我國在松遼盆地頁巖油儲層中創(chuàng)新使用超臨界二氧化碳大型復合壓裂工藝，取得了陸相常壓高粘土頁巖油戰(zhàn)略突破，進一步證實了該技術的可靠與有效。

 

那么，我國可供二氧化碳居住的“家”多不多呢？沉積盆地是可以封存二氧化碳的地質構造，國內適宜進行油氣勘探的沉積盆地總面積約550×104平方千米，尤其我國東部火力發(fā)電廠較為集中，油氣田為數(shù)甚多，是國內實施二氧化碳“捕捉”并進行地質封存的有利條件。

 

當前我國已經成為世界第二大二氧化碳排放國，減排形式非常嚴峻，單純進行埋存需要投入巨大的資金，而在諸多二氧化碳減排方法中，地質永久封存是處置二氧化碳最有效最現(xiàn)實的方法。因此發(fā)展二氧化碳埋存與油氣田高效開發(fā)一體化技術，能夠起到“一箭雙雕”的作用，無論是對于節(jié)能減排還是提高油氣采收率都具有重要的意義。

 

相信在不久的將來，隨著人們環(huán)保意識的不斷覺醒，以及科學技術的不斷發(fā)展，溫室氣體二氧化碳不僅不會再危害人類，反而會成為人類的工具，幫助人們更好地建設美麗地球，實現(xiàn)人與自然的和諧共處。

 

（作者單位：中國地質調查局油氣資源調查中心）