殼牌公司每年數(shù)百萬(wàn)美元的投入用于CO2驅(qū)油技術(shù)
殼牌公司
當(dāng)今，世界上越來越多的油田正在變成成熟油田，油田管理者需要通過實(shí)施提高采收率(EOR)技術(shù)來延長(zhǎng)油田經(jīng)濟(jì)壽命。殼牌公司同樣面臨著這樣的問題，目前殼牌公司通過EOR實(shí)現(xiàn)的石油產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到10萬(wàn)bbl/d，并且希望在2050年達(dá)到目前產(chǎn)量的4倍。
在眾多EOR技術(shù)中，C O２驅(qū)油目前已經(jīng)成為一項(xiàng)成熟并且可行的EOR技術(shù)。由于C O２驅(qū)油的影響因素眾多，C O２驅(qū)油并不適合每個(gè)油田；C O２驅(qū)油的工程建設(shè)和管理也比較復(fù)雜，C O２驅(qū)油也并不適合每個(gè)生產(chǎn)商。而殼牌公司早在1970年就在美國(guó)西得克薩斯二疊盆地實(shí)施C O２驅(qū)項(xiàng)目，該項(xiàng)目實(shí)施23年后仍是世界上最大的C O２驅(qū)項(xiàng)目。雖然殼牌公司于2000年退出了實(shí)施C O２驅(qū)油30年的二疊盆地，但殼牌公司在世界各地不同油田繼續(xù)運(yùn)行著C O２驅(qū)技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)滿足今天能源需求的同時(shí)努力實(shí)現(xiàn)減少溫室氣體排放。
從實(shí)驗(yàn)到成功
1. 尋找新技術(shù)
二疊盆地是美國(guó)油氣儲(chǔ)量最多的地區(qū)之一，其石油地質(zhì)儲(chǔ)量為美國(guó)總儲(chǔ)量的17%。早期預(yù)測(cè)表明，它的大部分油田到1980年就要開始產(chǎn)量遞減。而殼牌公司在美國(guó)西部的一些重要油田在1972年就已經(jīng)開始遞減，如果不開發(fā)和應(yīng)用新技術(shù)，殼牌公司在二疊盆地和其他重要區(qū)塊的可采儲(chǔ)量將越來越少。
因?yàn)槎B盆地的許多井已經(jīng)經(jīng)歷了很長(zhǎng)時(shí)間的一次采油，而且在許多油田都實(shí)施了注水開發(fā)，因而需要一種新驅(qū)油技術(shù)來恢復(fù)產(chǎn)量。工程師們考慮了各種方法，最終將目光注意在
了CO２混相驅(qū)上。
C O２混相驅(qū)并不是個(gè)新概念在1950年的實(shí)驗(yàn)室研究表明CO２可以用于混相驅(qū)油，但第一個(gè)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目卻到1964年才得以實(shí)施。C O２驅(qū)油不是像水驅(qū)一樣只是簡(jiǎn)單得把油推向油井，而是與原油發(fā)生混相從而降低原油私度，消除兩相界面張力，實(shí)現(xiàn)提高采收率。當(dāng)然，對(duì)于氮?dú)夂图淄閬碚f，它們也具有類似的混相特性，但是選用CO２有兩個(gè)重要的優(yōu)點(diǎn)：首先，C O２與原油混相所需壓力較低，生產(chǎn)成本低；其次，C O２氣體來源比其他氣體便宜，使用和運(yùn)輸方便。
但是C O２的注人工藝還有許多I句題需要處理，比如：如何計(jì)算C O２的驅(qū)油效率，如何確定和保持混相壓力，注人模式的選擇，如何精確預(yù)測(cè)C O２動(dòng)態(tài)以及如何處理瀝青質(zhì)沉淀，結(jié)垢和腐蝕等問題。為了解決這些技術(shù)問題，殼牌公司與West Hollow和Bellaire研究室合作，在大量實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，總結(jié)了一整套關(guān)于C O２注人工藝及地下流動(dòng)情況的模擬和預(yù)測(cè)技術(shù)，為后來的先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)和大規(guī)模應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
2. 先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)
1972年殼牌公司在西得克薩斯North Gross油田開始實(shí)施二氧化碳驅(qū)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，公司從附近被C O２污染的天然氣田提取C O２，然后用管線輸送到North Gross油田，當(dāng)時(shí)該油田C O２需求量達(dá)到10M -- 11Mcf/bbl. North Gross油田的巖性為碳酸鹽巖，主要因?yàn)橹旅芴妓猁}巖在開采后的含油飽和度比較高。1974年殼牌公司在密西西比州的Little Greek油田進(jìn)行了一次C O２驅(qū)實(shí)驗(yàn)，由于是碎屑巖油田，C O２傾向于通過固結(jié)差的多孔砂巖上竄到儲(chǔ)層頂部，所以此類油藏應(yīng)注意重力分異作用的影響和注人點(diǎn)的選擇。
1977年在Denver單元實(shí)施的900萬(wàn)美元的C O２驅(qū)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)是殼牌公司真正開始大規(guī)模擴(kuò)展C O２驅(qū)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)(圖2)。Denver單元所在的二疊盆地的W asson油田擁有超過40億bbl的石油地質(zhì)儲(chǔ)量，殼牌公司從1935年開始管理Wasson油田，油田經(jīng)過了10年生產(chǎn)后在1950年開始了長(zhǎng)時(shí)間的產(chǎn)量遞減。因此，公司在1964年就對(duì)油田南部的Denver單元實(shí)施了水驅(qū)增產(chǎn)措施。雖然Denver單元生產(chǎn)井在上世紀(jì)70年代末仍保持穩(wěn)定，但是工程師相信不久產(chǎn)量就會(huì)下降，迫切需要實(shí)施新的增產(chǎn)技術(shù)，這就為C O２驅(qū)在此地區(qū)率先實(shí)施創(chuàng)造了條件。
二疊盆地對(duì)于實(shí)施C O２驅(qū)有很多有利的地質(zhì)條件，因?yàn)樵搮^(qū)域的油藏埋藏深度適中，地溫較低且埋藏輕質(zhì)原油，巖石屬于碳酸鹽巖。相對(duì)的低溫有利于降低C O２的混相壓力，碳酸鹽巖水驅(qū)后含油飽和度高。
Denver單元的先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)是第一個(gè)非生產(chǎn)性的、只適用于觀察的實(shí)驗(yàn)，目的是為了評(píng)價(jià)Denver單元C O２驅(qū)的潛力。實(shí)驗(yàn)在一英畝的場(chǎng)地上進(jìn)行，有一口注人井，3口電纜測(cè)井觀察井，一口流體取樣井和5口壓力取心井。此次實(shí)驗(yàn)主要得出三個(gè)方面的經(jīng)驗(yàn)：(1)儲(chǔ)層均質(zhì)性嚴(yán)重影響著波及效率，飽和度測(cè)井表明，約75%的C O２波及了25%的空隙空間，剩余的C O２波及了另外50%的空隙空間，還有25%的空隙空間未被波及；(2) C O２能驅(qū)動(dòng)水驅(qū)后的殘余油，殘余油飽和度從30%降低到了10% ；(3) C O２的注人能力隨著驅(qū)替的繼續(xù)而增加。
雖然先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室是成功的，但要將C O２驅(qū)擴(kuò)展到整個(gè)Denver單元還有很多困難，整個(gè)C O２驅(qū)地面設(shè)施和操作是項(xiàng)龐大的工程，包括氣源問題，鋪設(shè)管線和油田建設(shè)等都將涉及到開發(fā)和部署未經(jīng)試驗(yàn)的新技術(shù)，并且開發(fā)的投入也達(dá)到了10億美元(以現(xiàn)在的美元計(jì)算)。所以，從先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)到全規(guī)模作業(yè)，殼牌公司的地學(xué)家、工程師和研究人員做了大量艱苦的技術(shù)工作。
發(fā)布信息
