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第四届北京二氧化碳捕集利用与封存技术国际论坛

第四届北京二氧化碳捕集利用与封存技术国际论坛

  • 召开年:2014
  • 召开地:北京
  • 出版时间: 2014-11

主办单位:二氧化碳捕集利用与封存产业技术创新战略联盟

会议文集:第四届北京二氧化碳捕集利用与封存技术国际论坛论文集

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  • 摘要:目前CO2驱在低渗油田中应用较为广泛,低渗非均质油藏中常常发育有窜流通道或者裂缝,虽然窜流通道所在层的厚度可能很小,有的仅厚几厘米,但注气剖面显示其吸气量所占总注气量的比例却很大,窜流通道对油藏注CO2开发效果有着重要的影响.针对黑59块的实际地质情况,建立典型模型,研究了不同窜流通道规模、不同窜流通道位置、不同裂缝渗透率、不同裂缝密度对CO2驱效果的影响.在此基础上研究了气水交替注入等不同注入方式改善CO2驱效果的方法,结果表明,选择气水交替注入的气水段塞比为1∶1,一方面较好地控制了注入CO2的窜流,起到较好地混相驱作用,另一方面也能够有效地控制含水上升,达到较好的综合开采效果.
  • 摘要:研制一种新型的含硅气溶性发泡剂,在室内对其性能进行评价.室内溶解性研究表明其在CO2中的溶解度达到1%以上.高温高压高盐条件下泡沫静态研究表明其耐温可达到120℃,耐盐达到100000mg/L,在120℃、17.2MPa下发泡体积达到226.05 mL,发泡半衰期达到87.4min以上,具有非常好的发泡性能.其在填砂岩心多孔介质中的阻力因子有水条件高达150以上.2016年在正理庄高89-1区块进行矿场实验,注汽井油压上升,对应油井气窜现象得到明显抑制,增油效果显著.
  • 摘要:胜利油田在G89井区开展二氧化碳混相驱先导试验,驱油效果显著,但目前仅能检测二氧化碳采出量,驱油过程描述技术成为制约发展的瓶颈.本文借鉴国外研究成果,探索应用非一致性地震监测驱油波及范围和封堵的方法.G89井区驱油层埋藏深度大,且为低孔特低渗薄互层储层,层间、平面非均质性强,干涉效应明显,地震描述难度大.本文通过基于试验区钻测井数据的正演模拟方法研究二氧化碳驱油过程的地震响应特征变化,首次明确了中深层油藏二氧化碳驱地震响应特征:经流体替换和正演模拟发现驱油层具有"长走时、强吸收及顶弱、中强、底下拉"的波形反射特征.在此基础上研发了一种基于时移地震描述的二氧化碳驱油波及范围地震描述方法,并应用试验区驱油前后两次采集地震资料成功实现了二氧化碳驱油波及范围的地震描述,与实际钻井资料吻合率达89%.
  • 摘要:低渗透油藏注水开发难度大,采用CO2驱油能够降低原油黏度和界面张力,扩大波及体积,有效提高原油采收率技术.腰英台油田为典型的低渗透油藏,距离气源近,适合实施CO2驱矿场试验,目前已注CO2三年,注气方式由最初的连续注气改为水气交替,整体来看试验取得较好的减缓递减效果,部分井增油显著,但也存在部分井见效差以及气窜的现象.本文以腰英台油田矿场试验为例,通过对研究区精细油藏描述以及现场跟踪试验动态特征分析,提出注CO2驱过程中主要地质影响因素,包括物质基础、渗流屏障、储层非均质性和裂缝特征,并对不同影响因素在CO2驱过程中影响效果进行了详细分析,不仅为腰英台油田CO2驱效果提供理论依据,也为同类低渗透油藏注CO2驱提高采收率试验区筛选提供重要依据.
  • 摘要:低渗透油藏CO2混相驱与水驱主要不同之处在于驱油过程中CO2溶解作用降低了原油的黏度,消除了界面张力,因此可以获得比水驱更高的原油采收率.然而在一定的技术注采压差下,要同时满足混相驱油和克服启动压力,需要建立注采井距计算方法.在考虑动压力梯度、原油与CO2混相引起的渗流阻力的变化的情况下,运用非达西渗流的理论,建立直线井排情况下低渗油藏CO2混相驱油渗流模型;编制计算井距的计算机程序,研究计算低渗油藏CO2混相驱临界流动井距和产量合理井距的新方法.以平均油层厚度5.4m、渗透率2.OmD和原油黏度为1.2mPa·s的油田为例计算的结果为:注采压差在20~ 40MPa范围内临界流动井距范围为171~305m,日产油量为20~30t工作制度下合理的井距为158~137m.研究结果表明,临界流动井距和注采压差的关系、井距和产量的关系均为二次多项式关系,为低渗透油藏CO2混相驱油井距设计提供了理论依据.
  • 摘要:盖层岩体完整性和封闭能力研究是CO2捕集、利用与封存技术(CCUS)的研究热点之一,涉及多场耦合作用下的岩石力学响应问题,对CO2目标封存场址的筛选、CO2安全封存年限和有效封存量的估算及注入速率的控制等,均具有重要的指导意义.因此,无论在封存场址筛选阶段,还是注入封存阶段,都亟需准确评价盖层岩体的完整性和封闭能力.本文结合CCUS领域国家"973"项目、"863"项目研究成果、企业CCUS示范工程实践及国内外相关研究进展,介绍了CCUS盖层完整性和封闭能力评价方面的研究现状.首先,从盖层长期、安全封存CO2的角度,明确了CCUS盖层完整性和封闭能力的内涵.从工程地质力学角度,分析了超临界CO2注入封存过程对盖层岩体完整性和封闭能力的不良影响,并基于此提出了盖层潜在失效模式.综述了盖层岩体完整性的影响因素及其评价方法,介绍了近年来国内外CCUS盖层封闭能力的评价指标、评价方法及相关技术方面的研究进展.基于对上述研究现状的分析,指出了CCUS盖层完整性和封闭能力评价方面的前沿研究方向及潜在的工程应用潜力.
  • 摘要:采用失重法和SEM等方法研究了CO2管道内存在析出水的情况下,304和316L不锈钢,X65和X70碳钢管道输送气态、密相和超临界CO2时的腐蚀行为及不同含水量情况下X65和X70钢的腐蚀规律,确定了进入CO2管道含水量的临界值.结果表明:在25℃~ 45℃,压力为4和9MPa条件,304和316L不锈钢在富水相未发生明显腐蚀,X65和X70钢在富水相发生了严重的均匀腐蚀和小孔腐蚀;若管道内存在析出水,输送气态CO2时X65和X70钢管道的均匀腐蚀速率高于密相或超临界状态输送时的腐蚀速率.无论采用气态、密相和超临界状态输送CO2,CO2中的含水量小于60%饱和含水量时,X65和X70钢均未发生明显腐蚀,但CO2中的含水量大于60%饱和含水量时,X65和X70钢均发生了严重小孔腐蚀或均匀腐蚀.60%饱和含水量可设为进入CO2管道含水量的临界值.
  • 摘要:CO2驱油产出气中含有轻质油、水及CH4等轻烃组分,不能直接排放,而单井或小井组的产出气具有气量小、产气周期不长以及难以建设管网收集等特点,需要通过井场的撬装装置进行分离并回收利用.本文张家垛油田小井组CO2驱油产出气为研究对象,针对产出气的组分特点和回注气的质量要求,对传统的CO2回收工艺方法的优缺点进行比较,借鉴草舍油田驱油产出气固定式回收装置的成功经验,提出撬装装置的工艺路线,并对工艺方案中的工作压力、气体冷却温度及CO2液化比例等参数进行模拟分析.撬装模块的设备布置简捷紧凑,移动方便,能适应不同油田边远环境下的使用要求,具有很强的实用价值.
  • 摘要:二氧化碳捕集、利用与封存(CO2 Capture Utilization and Storage,简称CCUS)产业是21世纪一项新兴的、极具大规模推广发展潜力的、温室气体减排领域重要的环保产业.本文主要结合中国CCUS产业"十五"以来在技术研发储备、试验示范、工程实践等方面的发展现状,分析CCUS走向商业化在技术、成本、政策等方面的主要瓶颈,并提出了加快示范项目建设、搭建鼓励性政策体系、做好产业发展储备等相关建议,希望助力CCUS成为国家战略产业,持续、健康、科学发展.
  • 摘要:化学链燃烧作为一种低能耗低成本内分离化石燃料利用CO2的新型技术,是华中科技大学煤燃烧国家重点实验室的研究重点之一.经过十多年的持续研发,主要的研究特色包括:多功能氧载体的裁剪设计和批量制备:从理解原子/分子尺度氧载体晶格氧传输原理出发,发展了自组装核壳结构的氧载体颗粒,并开发了燃烧合成法、喷动床造粒法等批量制备技术,针对不同煤种设计不同化学组分和物理结构的氧载体颗粒,实现煤化学链燃烧的性能优化;发展新型双循环流化床化学链燃烧反应器:从氧载体表界面尺度反应动力学和流化床反应器内多尺度结构数值建模出发,发展了对全尺度化学链燃烧反应器进行多尺度模拟的模型和方法,结合冷态实验和数值模拟,设计了新颖的双循环流化床化学链燃烧反应器,分别建立了热功率5kWth、50kWth的装置,进行了500h以上的实验,燃烧效率最高可达97.6%;煤化学链燃烧过程污染物的释放规律和控制技术:系统研究了硫化物、氮化物等气态污染物、煤灰与氧载体相互作用等,了抗硫中毒的氧载体或加入CaO等脱硫剂来控制硫化物,发现煤中氮化物主要以N2释放,煤灰对氧载体的副作用较小,煤化学链燃烧排放的可吸入颗粒物来源于煤灰本身、氧载体氧化还原造成晶格空穴产生的小颗粒和磨损破碎产生的小颗粒.
  • 摘要:低能耗的吸收剂和新型再生工艺是目前CO2化学吸收技术研究的重点.本文在湿壁反应器上比较了不同混合吸收剂的传质特性,筛选出的PZ/AEEA混合胺吸收剂具有比30% MEA高97.5%的传质系数,并探究了哌嗪(PZ)/羟乙基乙二胺(AEEA)不同温度、配比和CO2负荷对混合吸收剂总传质系数的影响;在直接蒸汽再生实验台上研究了工艺再生性能,相比常规再生工艺,直接蒸汽再生工艺具有显著的降低再生能耗的潜力,再生能耗降低至2.98GJ/t CO2,比常规再生模式要低23.2%;Aspen Plus模拟结果表明,相比常规再生,直接蒸汽再生中塔内温度分布更均匀,塔顶温度升高,塔顶塔底温差减小10K,有利于CO2解吸;且直接蒸汽再生中塔内蒸汽流速更高,强化了塔内CO2解吸传质过程,使得塔内CO2分压更接近其平衡分压.
  • 摘要:人类活动带来的CO2过量排放引起了显著的"温室效应",该现象受到了科学界和各国政府密切关注.大型工业生产单位如炼油厂中的催化裂化装置是CO2的重要排放源之一,对其排放烟气中的CO2进行回收是一项十分重要的工作.化学吸收法回收CO2是一种传统而有效的方法,本文利用鼓泡式吸收反应装置,研究了双环脒(DBU)溶液对模拟催化裂化再生烟气中CO2的吸收解吸过程,并利用1 H-NMR和13CNMR对吸收反应产物进行了表征,初步探讨了DBU溶液吸收CO2的反应机理.实验结果表明,工艺条件对DBU溶液吸收模拟烟气中CO2的动力学有显著影响,DBU水溶液吸收CO2的初始吸收速率随混合气体中CO2体积分数的增大而增加,而DBU质量分数对其影响不大,反映出DBU水溶液吸收CO2的初始阶段反应速率受气相传质控制;DBU饱和溶液解吸时,其在较低温度(70℃)就有相对较高的解吸率,显示其具有优异的低温解吸能力;结合反应前后DBU吸收液的1H-NMR、13C-NMR分析结果,DBU吸收CO2的反应产物为[DBUH]+·HCO3-.
  • 摘要:本文针对1191m2室外大型跑道池优化调控温度和光照等条件提高微藻生长速率,剖析了养藻系统固定燃煤电厂烟气CO2在气液固三项之间的碳质量平衡规律.实验发现在烟气通入微藻培养液的前两个小时,培养液pH由7.2±0.2迅速降低到6.2±0.2,之后由于微藻生长导致培养液pH基本不变.当微藻培养液的日均温度由12℃升高至26℃时,夜晚微藻呼吸消耗的生物质量由6.0g./m2/d上升至7.9g/m2/d,约占白天光合生长得到生物质量的25%±5%.当日均光强从399001ux增加到883001ux时微藻生长速率增加,微藻生物质固定CO2速率由18.4g/m2/d提高至40.7g/m2/d,约占养藻系统脱除烟气CO2质量的1/3.
  • 摘要:CO2环加成反应合成环状碳酸酯是一种有效的CO2利用反应.本文制备了一种新型的多相固体催化剂(RSab).该催化剂将氯球和硅球固载化的离子液体、助剂A和助剂B充分混合,压制成型,最后低温焙烧制成.在固定床反应器上评价其催化性能.以环氧丙烷为原料,催化合成碳酸丙烯酯.考察了温度、压力、空速、反应物的比例对反应的影响.结果表明,该催化剂具有极高的催化活性.当反应温度为130℃、压力为2MPa、空速为1h-1、CO2和环氧丙烷进料摩尔比为2∶1时,环氧丙烷的转化率可达88%以上,碳酸丙烯酯的选择性在98%左右.
  • 摘要:中原油田矿化度大于10×104mg/L的储量占到90%,温度大于90℃的储量占到67%,聚合物驱等化学驱技术在这类油藏均不适用,一直以来没有合适的提高采收率技术,导致特高含水油藏、深层高压低渗油藏储量难以得到有效动用.中原油田积极探索提高采收率新途径,通过深化二氧化碳微观孔喉埋存、多相流体相互作用埋存等埋存新机理,创新分层注入、自吸提压活塞泵撬装注入、多要素防腐系统、回收回注循环利用等技术;解决了二氧化碳埋存机理认识不深入、分层注入困难、腐蚀速度快、利用埋存率低等难题.形成了高温高盐油藏二氧化碳利用埋存技术,特高含水油藏通过二氧化碳/水交替驱提高采收率6个百分点,深层高压低渗油藏通过二氧化碳连续驱提高采收18个百分点,二氧化碳埋存率达到95%.
  • 摘要:随着塔河油田的不断开发,塔河缝洞超深层、超稠油油藏出现地层能量不足,开发难度不断增大的问题,目前开发方式以掺稀降黏为主,但在低油价下不具备经济效益.CO2吞吐不仅能够补充地层能量,同时溶解原油后能大幅降低稠油黏度,从而减少井筒的掺稀量,在国内外稠油油藏开发中应用较为广泛.本文以塔河12区为例,开展了超稠油CO2吞吐室内实验及矿场试验研究.塔河12区储集体的形成主要受控于塔河深大断裂带控制的溶蚀作用,以相对孤立、规模各异的裂缝、溶洞多重介质形态发育,井间关联性、连通程度较弱,该种储集体发育模式导致成藏过程中油藏能量相对较弱,生产过程中表现出油井一次采收率低.截至目前,该区采出程度为7.1%,综合含水24%,油井能量差.室内实验结果表明:该区稠油溶解CO2后,原油黏度明显降低、原油体积系数增加,CO2注入后对碳酸盐岩具有酸蚀改造作用,提高波及体积.矿场试验取得了明显的增油和降低掺稀比的效果,经过两个轮次的吞吐,掺稀比从试验前2.7∶1和3.8∶1分别下降至试验后的1.1∶1和1.7∶1,两个轮次CO2注入总量1297t,累计产油3125t,累计增油1470t.
  • 摘要:为了表征二氧化碳(CO2)在盐水中扩散的过程,开发出了把常扩散系数考虑进去的基于图像的分析方法,计算出的曲线中出现的拐点将整个扩散过程分为不稳定阶段和稳定阶段,它们分别对应于不同的扩散机制.而在计算扩散系数时,主要决定可溶性二氧化碳扩散到盐水中的量的非稳态阶段经常被忽略,因此我们提出了用考虑到由密度差驱动引起的对流效应的视扩散系数来表征该过程.21个压力衰竭实验的结果表明视扩散系数在10-8~10-7m2/s的量级内变化,这比传统常扩散系数的10-9 ~ 10-8m2/s值高一个量级.随着盐度和实验温度的升高,CO2在盐水中的溶解度降低,而压力的增加会导致溶解度的增加和压力衰竭效率的降低.
  • 摘要:二氧化碳强化采气技术(CO2-EGR)是一项能够提高天然气采收率并实现CO2地质封存从而减少温室气体排放的双赢技术选择.CO2注入气藏后与天然气发生弥散、扩散、混合及运移,形成混合相驱替剩余天然气产出,从而提高采收率.CO2与天然气混合后密度发生变化,进一步作用于CO2弥散扩散及运移,对驱替效果及产出气纯度有重要影响.因此掌握气藏条件下的CO2天然气体积特性及弥散特性,是CO2-EGR技术的重要科学问题之一.本文开展了CO2天然气体系体积特性及弥散特性的实验研究,首先应用高精度的磁悬浮天平测量了不同成分比例的CO2-CH4体系的密度,结合GERG状态方程模型,分析了混合气体在临界区的密度变化规律;其次,搭建了CO2驱替天然气实验平台,并依托X射线计算机断层成像技术(XCT)对驱替过程实现了初步可视化,动态获取了驱替过程中CO2运移及分布,测量了不同实验条件下驱替过程中的弥散系数,分析了不同因素对弥散系数的影响,评估了填砂岩心的弥散度.本研究提供了有关CO2在气藏中形成混合体系的热物性及弥散特性的实验数据,为CO2-EGR技术的工程应用提供了相关的技术理论支持,对注入策略的选取具有重要的参考意义.
  • 摘要:本文利用轴称滴形分析法(ADSA)建立了高温高压条件下CO2-盐水-岩石接触角测定方法,该方法能够表征CO2驱过程中岩石润湿性变化.在温度97.5℃、压力6-35MPa条件下开展了矿化度(0mg/L,14224.2mg/L和21460.6mg/L)对动态接触角的影响.动态接触角的测试过程是典型的液滴蒸发过程,该过程可以被划分为两个阶段:(1)在初始阶段,液滴基线L增加到Lmax;动态接触角θ减小到静态前进角θad.(2)在第二阶段,液滴基线L基本保持不变;动态接触角θ从θad减小到θr.对CO2-纯水-岩石体系,当压力从6MPa增加到35MPa时,θad从71.69°增加到107.1°;对CO2-1#盐水(14224.2 mg/L)-岩石体系,当压力从6MPa增加到35MPa时,θad从71.48°减小到42.01°;对CO2-2#盐水(21460.6 mg/L)-岩石体系,当压力从6MPa增加到35MPa时,θad从51.21°减小到23.61°.在所有压力点,CO2-2#盐水-岩石体系的θad都低于CO2-1#盐水-岩石体系的θad.对CO2-纯水-岩石体系,液滴体积对接触角θad影响较小,同时接触角θad与CO2和岩石的接触时间无关.
  • 摘要:CO2驱是改善低渗油藏开发效果行之有效的方法之一.针对中石化华东分公司苏北低渗透油藏二十多年的CO2驱油矿场实践,将华东目前注气区块按油藏特点和不同注气时机总结为四种开发模式.详细阐述了每种模式的驱油机理、适合油藏类型和典型实例.其中深层低渗透油藏同步注气开发模式适合于深层、强水敏的低渗透油藏,能较好地补充地层能量;大倾角油藏衰竭开采后注气(吞吐)开发模式适合于大倾角、薄层且分布稳定的特低渗透油藏,可大幅度提高单井产能;高含水油藏水驱转注气开发模式适合于注水开发效果差的中高含水低渗透油藏,能有效地改善水驱开发效果;二次注气开发模式适合于注气开发后再次注气的低渗透油藏,预测可进一步提高采收率7%~8%.该研究成果对于低渗油藏的CO2驱油方式选择具有借鉴意义.
  • 摘要:介绍了油田用CO2泡沫的发展过程,以及对用作起泡剂的表面活性剂的要求.重点介绍了国内外CO2泡沫用表面活性剂的发展现状,矿场上用于CO2泡沫的水溶性表面活性剂的种类,用于CO2泡沫的溶于CO2的表面活性剂的研究现状.总结了目前矿场用于CO2泡沫的表面活性剂存在的问题及发展方向.
  • 摘要:CCS(Carbon Capture and Storage)技术的应用关键在于长期安全性和可靠性,CO2注入期间和注入后需要持续监测是否泄漏,以及注入后对周围生态环境的影响.本文以神华CCS示范工程为例,根据2011年5月和2013年8月两期VSP数据用时移方法监测注入工程.文章在前人标准VSP处理流程基础上,着重探讨了波场分离和时移数据一致性处理方法,并结合注入区岩性数据进行了储盖层联合分析.根据地层岩性、非零偏VSP和walkaway VSP时移地震剖面三者相互验证表明,上覆盖层未发生破裂,该工程无气体泄漏风险,CO2大部分封存于2300~2500m深度范围.
  • 摘要:苏北盆地洲城油田垛一段油藏含油面积小、储层分散,目前处于注水开发的中后期,剩余油的量化表征及有效挖潜技术优选成为油田深度开发阶段核心工作.以高含水开发阶段复杂断块油藏剩余油挖潜及提高原油最终采收率为目标,集成创新了CO2强化化学剂复合驱提高采收率技术体系(Chemicals&Carbon-dioxide,2C).室内实验及数值模拟研究表明,水驱后注入洗油剂较大幅度降低流体表面张力,显著提高波及范围内残余油驱油效率,通过段塞式注入的CO2的超覆作用,携带洗油剂对正韵律含油砂体高部位有效波及,改善垂向剩余油驱替效果.2C技术体系通过耦合化学剂原油降粘及CO2超覆作用扩大波及双重优势,实现高含水期驱油效率及纵向波及系数的同时提高,显著提高了原油最终采收率.
  • 摘要:二氧化碳捕获和封存技术(CCS)由于其巨大的封存潜力已经成为一种新兴的有效减少全球暖化的减排技术.其中二氧化碳矿物化地质封存是CCS中最为长期且稳定的封存选项.但固体碳酸盐在地下形成非常缓慢,因此CO2矿物化封存需要一个极为长期的反应过程.本文综述了影响其地球化学反应机理的主要因素,例如现场的封存压力、温度、盐水pH值及化学成分.其中环境盐水pH值是其最重要的控制因素,而封存温度比压力对矿物化封存进程有着更强的影响.虽然这些因素不易于在地下碳酸盐化生成过程中被有效控制,但更深入地了解影响其机理的主要因素可以帮助更好地应用CCS技术.然而可通过调节环境pH值来控制其在地表条件下的反应进程,碱性添加剂可加入地表系统来加速CO2碳酸盐矿物化反应过程.
  • 摘要:环保要求为CO2驱提供了发展机遇,CO2驱油是提高采收率技术的发展趋势.DB33井区先导试验矿场实践证明CO2驱是减缓油田产量递减、减少松南气田CO2排放的有效途径.松南气田CO2气源丰富,对比利润、EVA、NPV、操作成本等指标,经济效益由好到差依次是购买碳排放指标、液化销售、气态埋存、液态埋存、CO2驱油.但考虑环保要求、其他出路现实性问题和分公司可持续发展,CO2驱油综合效益最佳.
  • 摘要:随着水平井压裂技术的进步,全球页岩油产量快速增加.但其一次采收率非常低,只有5%~10%,仍有大量的页岩油滞留于储层中,这促使了页岩油提高采收率技术的研究.本文通过室内实验研究了济阳坳陷页岩油注CO2吞吐增油的可行性,并评价了吞吐压力、吞吐时间及吞吐次数等因素对吞吐效果的影响.实验结果表明,CO2吞吐可以有效动用页岩油,最终采收率达到23.1% ~ 52.6%;CO2吞吐作用主要发生在前两个轮次,两个轮次后再开展吞吐效果较差;焖井时间对CO2吞吐效果的影响比较大,随着焖井时间的增加,采出程度逐渐增加.
  • 摘要:针对苏北草舍、台兴等油田因注气井CO2气窜而造成生产井气油比上升,常规管式泵因气体影响泵效低的问题,开展了CO2驱高气油比举升新工艺技术研究.依据射流泵喷嘴前后能量守恒的原理,研制了"防气泵+射流泵"新型防气工艺管柱,设计了CO2驱防气射流泵,通过射流泵的喷嘴控制高压"气窜"油层的产气量,实现对高压气窜油层的一级防气;设计了强启闭防气泵,实现对油井产出流体的二级防气;2016年度,CO2驱高气油比举升新技术在草舍油田开展了3口井现场试验,工艺成功率100%.措施井平均泵效提高了10.5个百分点.现场试验表明:CO2驱新型防气工艺管柱能够适应气油比大于600 m3/t生产井的需要,该技术达到了提高CO2驱高气油比油井泵效和原油产量的目的,为提高苏北油田CO2驱整体开发水平提供了一种新的技术支持.
  • 摘要:CO2矿化养护混凝土是一种极有潜力的CO2利用技术,能够在矿化固定CO2的同时促进混凝土的快速养护成型.矿化养护中CO2代替水成为材料胶合剂,碳酸化产物的聚合形成了材料强度.混凝土中的胶凝材料,如波特兰水泥(OPC)等由于富含钙、镁碱金属成分,其完全碳酸化可实现水泥质量50%以上的CO2矿化量.然而混凝土在完全水化成型后,在自然条件下的碳酸化过程极其缓慢.因此,需要在胶凝材料水化早期,对其进行可控的加速碳酸化转化.要实现矿化养护过程中CO2矿化量的最大化,一方面,需要对反应工况和制备条件进行优化,考察反应过程中材料内传质、传热特性;另一方面,可以充分利用矿化养护不同于传统水化养护的技术特点,利用硅酸一钙(CaSiO3/CS)等水化惰性材料作为替代性胶凝材料,减少水泥的使用,实现节能减排.本研究主要利用OPC和CS-OPC两种胶凝材料制备2×2 ×2cm固体样品,并控制前期水化和矿化养护前的水灰比(0.12-0.3).利用矿化养护平台进行反应平衡实验,研究不同因素(CS/OPC比例、CO2压力、温度、水灰比等)对反应速率和CO2矿化量的影响机制,并考察反应前后材料结构的变化.根据实验表明,平衡状态下CO2矿化量超过20%的材料质量,达到理论转化率的40%以上.最后,利用1%酚酞溶液测定不同反应阶段的碳化面,并采用SEM、XRD等分析手段对OPC和CS-OPC碳酸化反应的微观孔隙结构、成分变化进行深入研究.
  • 摘要:针对当前燃煤电厂烟气化学吸收法有机胺能耗高、降解率高、腐蚀性强的现状,结合烟气CO2低分压的特点,开发了新型有机胺CO2捕集吸收剂,饱和吸收量达到47.4L CO2/L溶液,较MEA(一乙醇胺)溶液提高了29.1%,再生率较MEA提高80%以上;针对当前CO2捕集工艺能耗高的特点,进行了CO2捕集工艺热流分析,提出了工艺节能目标,研发了"吸收式热泵+MVR热泵"双热泵耦合低能耗CO2捕集工艺,系统能耗较常规MEA工艺降低38.32%,节水率达到63%.开发的新型吸收剂和双热泵低能耗工艺在胜利电厂100t/d烟气CO2捕集工程上进行了中试验证,研究结果表明,在CO2捕集率≥80%,产品CO2纯度≥99.5%的情况下,新型吸收剂再生能耗1.395 t蒸汽/t CO2 (2.9GJ/t CO2),较MEA工业测定值2t蒸汽/t CO2(4.2GJ/t CO2)降低30.2%;集成双热泵装置后系统再生能耗降至1.01t蒸汽/t CO2(考虑电耗后总再生能耗2.3GJ/t CO2),相比此套体系未应用前(2.9GJ/t CO2)降低了21%,相比MEA工业测定值降低45%.
  • 摘要:温室气体(CO2,CH4等)的大量排放被认为是造成全球气候变暖的主要原因.CO2捕集与封存技术(CCS)是一种最具潜力的碳减排技术,而高能耗是制约CCS技术大规模发展的主要挑战之一.本文提供了一种新的CO2捕集方法,即将吸收产物以化学沉降的方式分离,接着将含有吸收产物的悬浊液直接送至汽提塔进行再生,而非在传统工艺中将所有吸收富液再生.相比于传统的30wt%乙醇胺(MEA)吸收剂法,该工艺所需能量降低了40%(美国专利8771403B2).本文研究适合于新工艺的几种吸收剂的吸收性能及其反应机理,提出复合吸收剂(K2CO3+1-(2-羟乙基)哌嗪(ACP))是适合新工艺的优选吸收剂.
  • 摘要:针对大量燃用化石燃料而导致的全球气候变暖,传统的碳捕集技术,例如固定点源的燃烧前捕集和燃烧后捕集技术,可以帮助减缓大气中CO2浓度增长的速率.而空气CO2直接捕集技术,则可以真正的减少空气中CO2浓度,是重要的"负碳排放"技术之一.过去十年间,利用化学吸附剂,通过吸附-解吸附循环过程来从空气中移除CO2的相关研究呈现井喷式的发展趋势.本文首先综述了空气CO2直接捕集技术的发展历史,重点描述了应用于此技术中的CO2吸附剂的最新研究进展,包括碱性吸收液、支撑胺、季胺类材料以及金属有机骨架化合物(MOFs).随后,通过比较每种类型的吸附材料的吸附工艺以及相应的技术经济性数据,对空气CO2捕集技术的主要问题和发展方向进行了总结和展望.结果表明,针对新兴的空气CO2捕集技术,一批有前景的新型材料值得重点关注,例如离子液体聚合物(PILs),嫁接胺的MOFs等.然而,目前这些材料都停留在机理研究及性能探索的实验室阶段,在实际应用环境下还存在着诸多问题,需要更深入的研究.而开发实用的吸附剂-空气接触反应器,也制约空气CO2捕集技术推广和应用的关键因素之一.
  • 摘要:水泥工业CO2排放量约占全球CO2总排放量的5%,CO2捕集利用及储存被认为是水泥工业最有减排潜力的技术.围绕水泥生产过程CO2捕集,重点讨论了全氧燃烧技术、部分全氧燃烧技术、直接分离反应技术在水泥工业的研究及应用进展.描述了水泥窑全氧燃烧捕集CO2的技术方案,分析了全氧燃烧对传统水泥生产过程——生料分解、熟料煅烧、熟料冷却的影响规律,并介绍了全氧燃烧技术的应用进展.对两种部分全氧燃烧技术路线进行了对比分析,详细介绍了该技术在Dania水泥厂的工业化试验结果.分析了Calix公司直接分离反应技术捕集CO2的工作原理,介绍了捕集水泥生产CO2的LEILAC工业计划.进一步对比分析了全氧燃烧技术、部分全氧燃烧集输、直接分离反应技术在CO2捕集效率、改造与投资成本、工业化应用等方面的差异.
  • 摘要:二氧化碳驱油技术可以实现"增油"和"减排"双重目的,是提高我国低渗透油田采收率的现实需要,亦契合国家低碳发展战略,有望成为低渗透油藏开发主体接替技术.近十年来,我国开展了30余个二氧化碳驱开发试验,在理论和技术方面取得一批重要进展,同时也暴露了一些重要问题.目前,我国CO2驱油试验项目技术经济效效果不够理想,没有达到预期.二氧化碳驱油技术面临"呼声高、决策难"的困境,主要原因为气源问题依然突出,成为制约我国二氧化碳驱油技术工业化推广的瓶颈;工艺技术不完善,设计标准过高,导致地面建设规模偏大、投资大、运行成本高;气驱油藏管理经验积累不足,也对注气效果产生不良影响.在深入剖析上述三大问题的基础上,提出了我国二氧化碳驱油技术发展若干建议和对策,主要包括:从战略高度重视二氧化碳驱油技术,加快推动规模试验;加强气源工作,构建廉价多元化二氧化碳供应体系;大力攻关低成本二氧化碳驱油工艺技术;勇于创新,提高气驱油藏经营管理水平.研究成果对于加快推进我国二氧化碳驱工业化有益.
  • 摘要:中国以煤炭为主的能源结构意味着开展碳捕集、利用与埋存(CCUS)对于国家节能减排和能源可持续利用等方面具有重要意义.陕北地区油气煤盐资源富集一地,开展CCUS示范项目具有得天独厚的优势,不仅可有效减排陕北能源化工基地排放的大量CO2,而且提高了低渗透油藏的采收率,实现了CO2的永久性地质封存.延长石油在陕北地区开展了5万吨/年的一体化CCUS先导性示范项目,并且近期正在积极推进36万吨/年CCUS示范工程,项目建设和运营过程中积累了丰富经验,也认识到了CCUS项目所面临的问题,对中国CCUS技术的发展将起到显著的示范作用.
  • 摘要:CO2驱油在国内外已经得到成功应用,但是由于驱替过程比较复杂,使得建立描述CO2驱油过程的数学模型比较困难.通过简化考虑,将复杂的驱替过程分成油气两相区、过渡带和纯油相三个区,并分别建立了B-L方程和对流-弥散方程用来描述油气两相区和过渡带中的渗流特征.研究表明,油气两相区中存在CO2驱替前缘,溶解于原油的CO2量远比纯气相CO2量要多;过渡带中存在CO2扩散前缘,过渡带的长度主要受驱替速度和弥散系数的影响.
  • 摘要:分子扩散在注气开发过程中有重要作用,是影响混相效果和波及效率的重要参数.在假设油藏均质、各方向平均流速恒定、流体不可压缩等条件的基础上,建立了注气扩散二维问题的数学模型,并通过变量代换、傅立叶正弦变换和傅立叶余弦变换方法获得了其解析解.分析了pelect数、扩散比参数Dxy、渗流方向参数vxy等对浓度场分布的影响,结果表明Pelect数、扩散比参数Dxy和渗流方向参数vxy对注入剂波及形状和位置分布影响明显,Pelect越小,Dxy和vxy越大,则注入剂波及范围越大,且波及区域越偏离x轴.
  • 摘要:在低渗透油藏CO2非完全混相驱替过程,由于油、气、水三相共存,加之CO2与原油间的相互作用剧烈,导致CO2驱过程中的三相渗流特征十分复杂.针对CO2与原油间的相互作用特征,主要考虑CO2在原油中的扩散、溶解作用及其对原油性质的影响,基于非稳态相对渗透率测定方法,分别测定了考虑扩散、溶解作用的油水、油气两相相对渗透率.结合相关数学模型对扩散两相相对渗透率进行校正,获得了未考虑扩散作用的基准油气相对渗透率.通过与基准相对渗透率对比,分别确定了扩散、溶解作用对油气相对渗透率的影响规律.另外,通过扩散带饱和度、溶解气饱和度加权计算,获得了综合考虑扩散溶解作用的油气相对渗透率.最后,结合修正的STONEⅡ模型,分别计算了未考虑扩散、溶解作用和考虑扩散、溶解作用的CO2驱三相相对渗透率,获得了实际油藏CO2驱过程中的三相相对渗透率曲线.
  • 摘要:汤米孕醒兄频母呶赂哐苛O2溶解度测定装置,在110℃、50MPa条件下测试CO2在高矿化度地层水、原油以及非饱和油水共存状态下的溶解度.实验结果表明:地层水溶解二氧化碳气体量为26.5m3/m3,复配原油溶CO2能力为134 m3/m3,在油水体积比为1∶1的条件下,注入的CO2在油水中的分配系数为9.23.
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