注CO2提高天然气采收率研究

2004-2-25中国石油网

 

    减少CO₂的排放量，控制空气中CO₂的含量已经成为保护人类生存环境的重要方面。然而，在短-中期内，没有其它合适的大规模能源能够替代烃类能源，因此，研究减少烃类燃烧时CO₂排放的方法势在必行。一种可行的方法是将CO₂隔离在地下，如注入气藏中。为了研究注入CO₂对甲烷采收率的影响，在一个实例气藏中对5种不同的CO₂注入方案进行了模拟。注入方案中包括在地面建立一座以天然气为燃料的“零排放发电厂”（ZEPP），并以恒定速率将发电厂产生的CO₂注入气藏中，注入时间超过25年。CO₂突破后生产井中产出的CO₂进入“零排放发电厂”，然后与发电厂产生的CO₂一起重新注入气藏中。
   实例气藏由两大区块组成，第一区块比第二区块渗透率低，第二区块中有一个半封闭断层。该实例气藏的开采始于1978年，通过1978～2000年的生产历史资料，预计2000～2004年的油压为85bar，因此计划在2004年安装压气机，可以使油压降低至35bar，从而提高生产压差，增加气体产量，当产量降至30000m3/d的经济极限时停止生产。5个注CO₂的模拟方案中，方案1是在2004年安装压气机的同时开始注入CO₂，注CO₂生产到2030年左右，两个区块合计增产3.9亿m3（为天然气原始地质储量的5.2%）；方案2是在1999年开始注CO₂，注CO₂生产到2028年左右，合计增产2.59亿m3；方案3是为了保持压力而早在1985年就开始注CO₂，注CO₂生产到2018年左右，合计增产－3.19亿m3，即产量减少了；方案4是在传统的气体膨胀驱动开采之后另钻注入井，于2054年开始注入CO₂提高采收率，注CO₂生产到2071年，合计增产7.05亿m³；方案5与方案4不同之处在于不另钻注入井，而是向废弃的生产井中于2054年开始注入CO₂，此后不再产出天然气，直到2079年。
    通过5个方案的模拟，得出如下结论：
   （1）该实例研究中，注入CO₂而导致的气体产量增加－3.2亿～7亿m3。
   （2）一般说来，开始注入CO₂越早，天然气采收率越低。但是，注入CO₂能加速天然气的采出。这5种方案到底那种最经济，需要综合考虑对天然气采出的加速情况、累计增产的多少、需钻井的数目、CO₂的价格、天然气的价格以及在非均质储层中从气体膨胀驱动转为CO₂驱动带来的风险。
   （3）气田开发早期就注CO₂的方案3比基础方案采出的天然气少，原因在于第二区块存在半封闭断层影响了CO₂的波及效率。早期注入CO₂似乎不利于提高天然气采收率。
   （4）方案4增产最多，同时方案4中能注入的CO₂也最多，这是因为与只注入CO₂而不采出天然气的方案5相比，方案4由于采出了天然气而空出更多的空间存储CO₂。