CO2捕集、运输、驱油与封存全流程随机优化

CO2捕集、运输、驱油与封存(CCUS)是一种缓解温室气体排放的有效手段。在工程实际问题中,由于温度、压力、碳价、电价等随机变量的存在,给CCUS全流程建模与优化带来了很大的困难。为了解决此问题,本文建立了CCUS全流程的工程-经济模型,并以烟气入口流量、管道入口压力、管道直径、泵站数量、注入井入口压力等作为决策变量,质量约束、排放约束、运输约束、存储约束等为约束条件,以CCUS全流程成本为目标函数,提出了一种随机优化期望值模型。并采用基于随机模拟的遗传算法对期望值模型进行求解,通过参数的合理优化配置,提出的优化方法解决了CCUS全流程随机优化问题。研究结果表明,该优化方法能够有效地降低CCUS全流程的成本,为此技术的发展提供了一种参考方案。

二氧化碳捕集、驱油与封存项目碳减排量核算方法

针对CO_(2)捕集、驱油与封存(CCUS-EOR)项目全流程温室气体减排量化和核证的难点,在温室气体自愿减排项目方法学框架下,通过研究项目各工艺环节核算边界、基准线排放和项目排放量核算方法、散逸和泄漏量化与预测模型,建立CCUS-EOR项目碳减排量核算方法,为CCUS-EOR项目温室气体减排量化提供核证依据。结合吉林油田CCUS-EOR工业示范项目全流程能耗、散逸和泄漏排放监测的实际数据进行核算,项目在现有80%埋存率下的净减排效率约为91.1%。不同浓度和规模的CCUS-EOR项目碳减排量核算和预测表明,在项目核算边界内,燃煤电厂为代表的低浓度气源CCUS-EOR项目年核证净减排效率约为37.1%,天然气制氢为代表的高浓度气源CCUS-EOR项目年核证净减排效率约为88.9%。该方法适用于核证计入期内多种基准线情景下CCUS-EOR项目的碳减排量核算,可为企业CCUS-EOR项目布局与产业规划提供决策依据。

吉林油田二氧化碳捕集、驱油与埋存技术及工程实践

系统总结吉林油田在CO_(2)捕集、驱油与埋存技术研究和工程实践方面形成的成型技术和矿场应用经验,阐述形成的全产业链配套技术系列。采用“模拟计算+中试试验+矿场应用”方法,研究证实了不同CO_(2)浓度捕集工艺在油田的适应性,研发了以新型活化剂为主的低耗能活化N-甲基二乙醇胺脱碳工艺技术,建立了主干网CO_(2)气相输送、井口超临界注入、采出流体气液分输的运行模式。根据不同气源条件,应用液相、超临界相、高压密相增压技术和设施,形成了气密封管、连续油管等井下注入工艺及配套防腐防堵技术。驱油实践中研发了锥形水气交替驱、CO_(2)泡沫驱、高气油比CO_(2)驱等采油技术与采出流体处理技术。通过数值模拟和现场试验探索,形成了直接回注、分离提纯后回注、混合回注3种产出气循环注入CO_(2)驱技术,并完建10×104m3/d循环注入站,实现了伴生气“零排放”。形成了碳通量、流体组分、碳同位素等监测一体分析的CO_(2)埋存安全监测技术,并确立了以防腐药剂为主、防腐材料为辅的全过程防腐技术路线。目前已建成高效低耗的CO_(2)捕集驱油与埋存集成示范区,累计增油32×104t,CO_(2)埋存量达250×104t。

基于图对比学习网络的碳捕集利用与封存过程临界物性预测

针对获取化合物临界温度(T_(c))的传统实验和计算方法成本高的问题,将图对比学习(GCL)算法应用于原油组分T_(c)的预测中,结合现有的Tc数据集与补充的原油组分相关数据比较了GCL算法和传统计算模型区别。计算结果表明,GCL算法可捕捉图结构中的节点和边特征,同时对训练数据量要求较小,适用于分子性质预测;GCL算法具有更高的预测准确度,同时调整分子二维和三维结构编码可对GCL的预测性能起到提升的效果。

探究CO_2捕集,运输和封存技术的现状、发展与挑战

二氧化碳是对全球变暖作用力最大的温室气体,控制二氧化碳排入大气,是有效抑制全球变暖的重要措施。二氧化碳的捕集,运输和封存工作已经在我国进行了将近10年,其他国家也均采取类似手段对二氧化碳加以控制,但目前来看,现有技术仍然不够完善,分析其发展与挑战,有利于后续工作的进一步开展。

燃煤电厂CO_2捕集与咸水层封存全过程经济性模型

碳捕集与封存技术(即CCS技术)通过对CO2进行捕集、压缩、运输与封存,可实现CO2大规模减排,近年来受到广泛关注。CCS技术的经济成本是其商业化的关键因素,但目前多数研究都集中在捕集过程,CCS全过程的经济成本分析鲜见报道。针对CO2捕集与咸水层封存系统,给出了捕集封存全过程投资运行总成本和捕集封存整体系统CO2减排成本的计算公式,建立了CO2捕集、压缩、管道运输与咸水层封存全过程的成本估算模型,并对典型的600MW超临界燃煤电厂捕集封存CO2的投资运行成本和减排成本进行了案例研究。

油田燃煤电厂CO_2捕集纯化工程实践

CO2是一种温室气体,通过CO2收集、驱油技术,能将造成温室效应的气体用于提高原油采收率,同时减少工业生产中温室气体的排放。为了实现CO2的捕集纯化,胜利油田采用一乙醇胺溶液(MEA)化学吸收工艺捕集CO2。介绍了"低渗透油藏CO2驱油"重大先导试验,在胜利发电厂建设CO2捕集纯化装置,通过此装置收集稳定、廉价的CO2气体用于驱油生产实践。通过分析系统运行状况,对装置进行了一系列的试验、研究,总结了大量CO2捕集系统的工程应用经验。胜利油田CO2捕集项目,通过将大型燃煤电厂烟道气中CO2捕集纯化、安全输送等系列技术攻关,形成低能耗捕集纯化、运输的集成配套技术。

火电厂锅炉烟气捕集CO_2用于油田驱油工业化试验

为了解决油田强化采油所需的CO2来源和减少火电厂烟气中CO2的排放污染,保护环境,胜利油田在其自备发电厂建成了用化学法捕集CO2工业化示范工程,用于油田"低渗透油藏驱油"先导试验。该试验取得成功,使CO2变废为宝,实现了驱油效益与环境效益双赢,为我国碳减排和资源化利用探索了一条有效的途径,对油田和火电厂均有借鉴意义。

运移距离对CO_(2)混相驱重力超覆的影响规律及表征分析

CO_(2)驱油技术具有提高原油采收率和资源化利用与封存的双重目的,已在低渗-致密油藏得到广泛应用。为明确运移距离对CO_(2)混相驱油过程中密度差引起的重力超覆程度的影响规律,分别采用室内物理模型和数值模型开展研究。实验结果表明,混相条件下,由于岩心长度减小,重力超覆的扩展空间受限,但油气混相程度的降低,导致重力超覆程度降低幅度较小;当岩心长度继续减小时,混相程度降低对重力超覆的影响大于岩心长度对重力超覆扩展空间限制的影响,从而使重力超覆程度加剧。数模结果表明,随着运移距离的减小,重力超覆程度减弱,混相驱采收率提高。因此,结合油田现场情况,为减缓重力超覆,应适当减小井距,缩短CO_(2)气体运移距离,从而提高CO_(2)驱的波及效率。研究结果对于CO_(2)驱油现场试验方案设计和参数优化具有一定的指导意义。

低渗透和特低渗透油藏CO_2驱油封存监测体系的建立

利用CO_2开展低渗透和特低渗透油藏驱油技术研究,涉及CO_2注入、驱油、采出和回收、回注等多个环节。但是超过一定程度的CO_2泄漏会对环境安全和人体健康产生危害,并且降低CO_2的驱油效果。通过辨识低、特低渗透油藏CO_2驱油封存的泄漏特征,分析了在驱油封存不同运营时期以及各个空间维度上的监测需求,剖析了不同监测技术的应用及技术之间的相互关系,建立了一套完整的低、特低渗透油藏CO_2驱油封存监测体系。该体系贯穿CO_2驱油封存全过程,覆盖地下、地表及大气,可以为低、特低渗透油藏CO_2驱油封存项目的实施提供安全有效的保障,促进二氧化碳的捕集、利用和封存技术的发展。

延长石油煤化工CO_(2)捕集、利用与封存(CCUS)工程实践

全球应对气候变化刻不容缓,CO_(2)捕集、利用与封存(CCUS)作为最具潜力的碳减排技术已在中国得到初步探索。针对陕北煤化工碳减排压力大与油田开发水资源匮乏问题,延长石油在陕北鄂尔多斯盆地开展了煤化工CCUS一体化工程实践。结果表明:低温甲醇洗工艺捕集煤化工产生的CO_(2)成本低廉;CO_(2)非混相驱油是提高低渗超低渗油田原油采收率可行的手段;CO_(2)驱油的同时实现了地质封存,且封存安全有效,鄂尔多斯盆地适宜开展地质封存。该工程实践不仅带来显著的经济效益和环境效益,也开创了绿色低碳、循环利用的能源发展新模式。

离岸碳捕集利用与封存技术体系研究

离岸碳捕集、利用与封存(CCUS)技术是沿海国家或地区通过工程方式为实现CO_(2)减排而发展起来的解决方案与技术体系;相对于陆上CCUS技术,具有潜在封存空间广阔、封存安全等诸多优势。离岸CCUS技术指从沿海大型或近海碳排放源捕集CO_(2),加压并运输至离岸封存平台后注入海底地质储层中,实现CO_(2)与大气永久隔离或利用其生产价值产品的过程。本文概要回顾了全球及我国离岸CCUS技术的发展需求与产业现状,分析了发展离岸CCUS的技术性和社会性价值;梳理总结了代表性的离岸CCUS技术发展路线及其态势,如CO_(2)工厂捕集、CO_(2)管道运输、CO_(2)海底咸水层封存与驱油利用、CO_(2)化学利用以及其他技术架构。着眼不同技术创新方向面临的共性问题,提出我国离岸CCUS领域未来发展建议:注重陆海统筹战略规划和布局,培养高水平研究团队,加强各发展阶段的基础研究、核心技术研发、成本控制、规模增扩和政策激励等。

中国碳捕集、驱油与封存技术进展及发展方向

CO_(2)捕集、驱油与封存(CCUS-EOR)在提高石油采收率的同时可以实现碳封存,对保障国家能源安全和实现"双碳"目标具有重要意义。通过梳理国内外CCUS-EOR的发展历程,系统阐述了CO_(2)捕集、驱油与封存等不同环节的技术进展及工程实践现状,指出了CCUS-EOR的下一步发展方向。针对CO_(2)捕集技术,分析了燃烧前、燃烧后、富氧燃烧和其他新型碳捕集技术的原理、技术特点以及应用场景,指出捕集成本高、工艺创新不足是制约CO_(2)捕集技术商业化进程的主要问题。剖析了中国CO_(2)驱油与封存从非混相驱、混相驱到高压混相驱的技术发展历程,创新发展了以提高原油混相程度和扩大波及为核心的陆相沉积油藏CO_(2)高压混相驱油与封存开发理念,形成了涵盖井网井距优化、水气交替、注采耦合和化学封窜的CO_(2)驱油与封存油藏工程设计技术,并形成了长距离管道输送、高效注入和安全监测等相关配套技术。针对中国CCUS-EOR发展过程中面临的挑战和重大技术需求,提出大力发展CO_(2)低浓度气源高效低能耗捕集技术、CO_(2)驱油与封存一体化优化关键配套技术、CO_(2)排放源与含油气盆地源汇匹配优化技术和CCUS全链条产业化集群化体系建设的攻关方向,从而为CCUS-EOR实现大规模商业化应用提供支撑。

考虑驱油与碳减排双重效益的CCUS-EOR经济性及发展模式分析与探讨

双碳战略目标下,石油石化行业转型的重点、难点在于探寻低成本转型发展路径,这就要求系统研究各项转型技术的发展基础和规模潜力,统筹各项转型技术发展应用时序,形成支撑最优转型路径的技术组合和综合方案。碳捕集、封存与利用(CCUS)的技术成熟度较高,与石油石化产业协同耦合性较好,是石油石化转型的关键技术之一,但成本过高仍是目前阻碍CCUS技术规模化发展的主要问题。分析CCUS的经济性及探讨其发展模式,对于确定未来CCUS产业的发展布局,以及研究CCUS对石油石化行业转型的支撑潜力、石油石化行业的转型路径具有重要作用。为深入分析研究未来CCUS技术的经济性及在石油石化行业转型中的潜力和定位,本研究重点聚焦碳捕集与驱油封存(CCUS-EOR),提出了一套全新的分析研判思路。首先,通过CCUS-EOR的全流程梳理,详细分析介绍了各个环节的成本,包括碳捕集、运输、驱油封存等环节,研判了未来各个环节的成本下降空间。其次,通过对未来油价和碳价的研判,分析了驱油及碳减排带来的经济收益,并进行了成本收益对比。基于CCUS-EOR各环节的成本收益分析结果,本研究进一步对中国未来不同模式下的CCUS-EOR项目进行了全面的经济性评估,涵盖了不同的碳捕集技术、运输方式以及封存策略,揭示了在不同场景下CCUS-EOR项目的盈利能力和可持续发展潜力。研究结果表明,CCUS-EOR的经济性深受碳价、油价、驱油效率等多重因素的影响,其中从中长期来看,碳价的变化对未来CCUS-EOR收益影响较大。在碳价和油价均处于较高水平的情况下,CCUS-EOR项目的盈利空间更大,更具吸引力,同时驱油效率的提升也能显著提高项目的经济收益。当前中国各个项目经济性差异较大,无法完全保证明显盈利,但未来的经济性有较大提升空间。针对未来中国CCUS-EOR的发展,需要突破碳捕集环节的技术瓶颈,重点开发运用燃烧前捕集技术,降低捕集成本,提升捕集效率。此外,还需要优化产业布局,形成源汇匹配的产业集群,实现产业链的协同效应。同时,需积极推动碳交易市场的发展成熟,通过市场机制引导碳减排行为,为CCUS-EOR技术在石油石化行业的推广和应用创造良好的外部环境。

基于管道运输的中国二氧化碳驱油提高采收率发展现状与前景展望

国外经验表明,丰富的二氧化碳和适合二氧化碳气驱的石油资源、增加石油产量的迫切需要、成熟的油气管道技术、多元化的商务模式、积极的支持政策等多种因素,共同推动美国等国家二氧化碳驱油提高采收率(CCUS-EOR)和二氧化碳运输管道快速发展。中国CCUS-EOR已取得积极进展,正处于工业化示范后期和大规模产业化发展前期,在二氧化碳气态管输方面取得进展。未来中国基于二氧化碳管道运输的CCUS-EOR发展空间广阔、前景良好,对推进油气增储上产和实现碳中和将起到日益重要的作用。建议加快健全完善有关法律法规,构建开放竞争的产业管理机制;启动全国二氧化碳驱油(气)与埋存资源评价;制定中长期产业发展战略规划;加强技术攻关与创新,加快建立规范与标准;加大力度建设运营一批全流程重大示范项目;积极探索贯穿全产业链、全流程的灵活多样的商业模式和运营模式;完善绿色金融政策,尽快出台积极的经济支持政策。

“双碳”目标下CCUS技术与CO_(2)驱油技术间关联和展望

研究了CCUS技术和CO_(2)驱油技术的机理,并对两者的关系进行了梳理和认识,为油气行业提高产能的同时寻求绿色减排、节能提效提供技术参考。

我国二氧化碳捕集和驱油发展现状及展望

大规模发展二氧化碳捕集和驱油(CCS-EOR)是我国应对气候变化、增加油气资源的突围之道,是实现人类可持续发展的战略产业。文章介绍了我国CCS-EOR的发展现状,分析了发展中存在的高成本、高风险、产业政策不完善等问题,指出了大规模发展CCS-EOR是实现我国可持续发展的战略选择,潜力巨大,并在此基础上提出了我国发展CCS-EOR的相关建议。

锅炉烟气二氧化碳捕集技术在油田驱油中的应用

介绍了胜利油田100t/d CO2捕集纯化先导试验工程项目所采取的工艺方法,该项试验的成功不仅可以获得强化采油所需的CO2,提高原油采收率,还可以将燃煤锅炉产生的CO2储存在废弃的油井中,保护环境。

双碳愿景下中国石化不同油藏类型CO_(2)驱提高采收率技术发展与应用

CO_(2)驱油技术具有提高原油采收率和CO_(2)封存的双重目的,具有较大的发展前景,特别是碳减排的需要给予了技术规模应用较大的发展空间。中国石化CO_(2)驱的发展历程可以分为单井吞吐、先导试验和全面推广应用3个阶段,经过50多年的发展,CO_(2)驱油机理及配套技术已经较为成熟。结合中国石化油藏特点以及混相驱、近混相驱、非混相驱3种CO_(2)驱动类型,建立了CO_(2)驱油藏筛选标准。明确了低渗透油藏、致密油藏、中高渗透油藏这3类油藏的CO_(2)驱油机理。以苏北盆地草舍油田阜三段油藏、花26断块阜三段油藏、洲城油田垛一段油藏以及渤海湾盆地正理庄高89-1块油藏为例,总结了中国石化典型区块的实际开发效果,表明CO_(2)驱是提高原油采收率的重要方式。针对低渗油藏和中高渗透油藏CO_(2)驱规模应用面临的技术瓶颈,提出进一步加强驱油机理和提高注气效果的研究,推进碳捕集利用与封存(CCUS)技术的发展,对于实现“碳达峰”“碳中和”和保障国家能源安全具有重要的意义。

多法联用CO_(2)捕集提纯工艺模拟

将CO_(2)驱油气产出气中的CO_(2)捕集提纯后再循环回注,不仅能提高油气采收率,而且还可实现CO_(2)的地质封存,具有良好的社会经济效益。随着CO_(2)驱油气开发模式的投运推进,单一的捕集提纯工艺难以应对产出气中CO_(2)含量逐年增加并呈现大范围变化的状况。为了给油气田CO_(2)-EOR技术的推广提供支持,提出了4种多法联用的CO_(2)捕集提纯工艺方案,包括两级醇胺法、一级膜分离+一级醇胺法、二级膜分离+一级醇胺法、一级膜分离+两级醇胺法,并结合某油田CO_(2)驱工况数据开展了HYSYS软件模拟,重点分析了不同方案捕集提纯CO_(2)的富集程度及其能耗与经济性。研究结果表明:①产出气中CO_(2)浓度低时,可先投产两级醇胺循环工艺实现天然气脱酸工艺,同时须外购纯CO_(2)气按一定比例掺混后才能满足回注气CO_(2)纯度要求;②产出气中所含CO_(2)浓度增加时,宜在两级醇胺循环工艺前投用膜分离技术,可满足富集提纯气直接回注CO_(2)纯度的要求。结论认为,该研究成果可以为CO_(2)驱油产出气中CO_(2)富集提纯气工艺方案的确定提供工程实践指导。