中国石化胜利油田采油新技术促减排

  众所周知,在 二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)等 6种温室气体中,二氧化碳对温室效应的"贡献率"最高。二氧化碳含量过高,就会使地球仿佛捂在一口锅里,温度逐渐升高,就形成"温室效应"。在人们的印象里,二氧化碳是气候变化乃至造成严重自然灾害的"罪魁祸首"。但就是这"罪魁祸首",在中国石化胜利油田实现了由"上天为害"到"入地为宝"的华丽转身。

  在胜利油田发电厂,高高的烟囱旁边分布着几个并不起眼的装置,这些装置即将投入使用。它们担负一个特殊的使命——捕集烟囱中排放的二氧化碳,并进行相应的纯化处理,使二氧化碳变废为宝。这是胜利油田贯彻落实科学发展观,大力实施绿色低碳战略,强力推进节能减排的具体步骤。
胜利油田发电厂是燃煤电厂,每年排放二氧化碳415万吨,给节能减排带来了巨大压力。面对党和国家加快转变经济发展方式,大力推进经济结构战略性调整的重大部署,作为国有特大型企业,胜利油田始终把履行政治、经济、社会三大责任作为义不容辞的职责,坚持站在节能减排的最前沿,并把二氧化碳的捕集利用作为建设环境友好型企业的重要内容。

  然而实现趋利避害、变废为宝却不是件容易的事。燃煤电厂的烟气具有流量大、二氧化碳分压低、烟气成分复杂等特点,使得常规捕集工艺难以应用,成为烟气捕集领域中的一块硬骨头。即便在国外,燃煤电厂烟气二氧化碳捕集技术也仍处于小规模试验阶段,存在能耗高、设备庞大、生产成本居高不下等问题。面对这个世界性难题,胜利设计院的科研人员对燃煤电厂烟道气二氧化碳捕集技术的研发进行了不懈探索。

  在中国石化"低渗透油藏二氧化碳驱提高采收率"先导试验研究成果的基础上,科研人员首先针对燃煤电厂烟气组成特点及产品纯度要求,进行了细致的工艺设计,综合多种二氧化碳分离工艺方案,又从技术经济角度进行了全面细致分析,最终为燃煤电厂烟气二氧化碳的捕集开出了"良方"——以乙醇胺溶液(MEA)为吸收液的化学吸收工艺。这种方法具有吸收速度快、吸收能力大、捕集后二氧化碳纯度高等特点,但是用于"治疗"燃煤电厂烟气二氧化碳时,MEA这剂"良药"却出现了"副作用"。一来,再生能耗高,热量消耗量大;二来,吸收剂损耗,药剂成本高;再者,腐蚀性强,造成设备建设成本高、维护费用高。针对这些问题,科研人员以降低能耗、吸收剂损耗、降低腐蚀速率为最终目标,通过大量室内实验和模拟计算,从烟气预处理技术研究、新型吸收剂开发、热能综合利用等多个方面同时开展技术攻关,最终形成了一套燃煤电厂烟气二氧化碳捕集技术,对设备的腐蚀速率小,同时能耗与传统工艺相比减少了20%,实现高效、经济、安全捕集,最终让二氧化碳的捕集"吃顺"了MEA这剂"药"。

  目前,胜利油田发电厂二氧化碳捕集纯化装置已处于待投产阶段。装置投入运行后,每天将生产液态二氧化碳100余吨,全年能够捕集、液化二氧化碳3万至4万吨,成为目前国内最大的燃煤电厂烟气二氧化碳捕集纯化装置。捕集处理后的二氧化碳纯度达99.5%以上,可全部应用于目前胜利油田正在开展的"低渗透油藏二氧化碳驱油"重大先导试验。

  高89—1区块是胜利油区大型特低渗透油田之一,无法进行注水开发。2007年中国石化确定在高89—1块进行二氧化碳驱油的先导性试验,2008年1月开始二氧化碳单井试注。目前,该区块二氧化碳注气井达到8口,对应油井16口,累计注入二氧化碳7.6 万吨。二氧化碳的注入使对应的16口生产井产量上升,累计增油1.8万吨。其中高89S1井产量由注入前的每日3吨,上升到目前的7吨,上升了一倍还多。

  二氧化碳被注入后,约有50%至60%被永久封存于地下,剩余的40%至50%则随着油田伴生气返回地面,通过原油伴生气二氧化碳捕集纯化,可将伴生气中的二氧化碳回收,就地回注驱油,进一步降低了二氧化碳驱油成本。

  资料显示,二氧化碳驱油是提高低渗透油田采收率的主要方法之一,可以提高采收率10%~20%。胜利油区目前有低渗透油藏7.67亿吨,占总资源量的15.4%,自"九五"以来,每年新增的亿吨探明储量中,低渗透新增探明储量都在2000万吨左右。但是由于二氧化碳气源不稳定,无法满足大规模推广二氧化碳驱油技术的需求。电厂烟气二氧化碳捕集纯化技术为中国石化专用技术,达到了国际先进水平。它的推广应用,为今后胜利油田大规模开展二氧化碳驱油提供了稳定廉价的气源保障和技术保证。