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沈忠厚：用超临界二氧化碳开发非常规油气藏 |
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| http://cn.newmaker.com
4/1/2012 7:40:00 PM
中国工业报 记者 杨红英
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2012年3月19日，在国际石油产业高峰论坛上，中科院院士沈忠厚说：他注意到近10年来，我们所发现的天然气资源，每年都有4亿到5亿吨储量的增长，但70%~80%都是低渗油气藏，这是一个很大的特点。
他介绍说，在油气资源里面，天然气的资源非常丰富，特别是非常规天然气，包括页岩气，煤层气等，这些储量远比现在我们发现的常规天然气储量要大得多。“据不完全统计，至少要大4倍到5倍。”
“我估计今后50年，甚至100年我们在天然气上主要依靠非常规的天然气资源。所以我们今后的主要目标第一个是低渗透气藏，第二个是非常规天然气资源。这是我们今后两个大的主战场。”
因此，他认为，在这种背景下，研究超临界二氧化碳开发非常规油气藏钻完井技术显得非常重要。
丰富的油气资源怎么获取
这是横在中国石化装备行业人士的一道难题。因为开发低渗油藏和非常规油气藏会遇到三大问题。
首先低渗油藏非常坚硬，难钻。还有一部分不光难钻，比如页岩层，它还有一个特性就是渗透率很低。
其次低渗气藏或者非常规天然气藏，空置率一般在50%左右，渗透率极低。这么低的低渗率，在钻井的过程里面极容易受到破损，而其恢复过程也不像常规中渗透或者高渗透气藏。因此对开采流程提出了严格要求。
最后就是低渗气藏的丰度低，单井产量低，采收率低，开采周期长。
沈忠厚说，现在美国开发了几个非常规的天然气，采收率究竟多高？我们没有看到比较确切的数据。但据说是比我们现在常规的油气藏采收率还要低。
他进一步解释说，对于难钻的岩层，开发成本的百分之七八十都会花在钻井上，而这样的结果就是不光用了大量的时间和财力，且效益也非常低。
而因为低渗气藏渗透率极低的特点，以往的钻进技术会有不同程度的不适应，因此，在这么一个情况下，需要寻找新的技术支持。
“经过4~5年的探索，我可以跟大家说，我们已经发现了一个可走的途径，而且是近期可以操作的方法。”沈忠厚说：“那就是用超临界二氧化碳来开发非常规油气源。”
超临界二氧化碳技术
“把温度加到31.1度，压力加到7.300兆瓦，二氧化碳的密度接近于流体，黏度相当于气体。黏度很低就容易流动，这对搞钻井搞采油的人是一个很大优势。”沈忠厚说，这个温度压力就是二氧化碳的临界点。
在超临界条件下，二氧化碳的密度接近于液体，黏度接近于气体，扩散悉数大于液体，表面张力接近于零。在这种状况下，二氧化碳可以进入到母岩，不管是岩石，只要它空间大于二氧化碳的分子，二氧化碳就很容易钻进去。
“如此一来，用超临界二氧化碳开发非常规油气藏的优势就比较突出了。”沈忠厚告诉记者。
他做了个比较，分别用清水和超临界二氧化碳来做介质钻岩。因为岩层很硬，用清水一般钻头很难钻过，而超临界二氧化碳承受的压力不到与清水的70%，因此钻类似花岗岩、页岩这样难钻的岩层，都可以获得好的效果。
此外，开采低渗和非常规天然气的时候，很容易被污染。所谓污染，就是在钻井过程中，外来固体侵入到油层空隙里面，把油堵起来。
而二氧化碳一般是气体，如果把温度降到一定程度后变成液体，加到临界的时候，它既为固体，又为液体，没有污染损害油气藏的条件。
而利用超临界二氧化碳的最大优势是可以提高单井产量和采收率。
所谓采收率，是对一个油田而言的，现在一般油田的采收率只有20%多，最高30%多，大庆能达到40%到50%。“现在开发低渗油气藏和非常规油气藏，各国采收率可能只有百分之十几。”沈忠厚说，超临界二氧化碳有一种最大的优势，就是可以把二氧化碳打进去把油气藏里面的气置换出来。
因为超临界的二氧化碳打到地层里面，可以成为了无孔不入，越是小的地方他越进去，越快。这样进去以后，就把里面的气体赶出来了。
他说，过去注水也是去置换，但是注水就很困难。而超临界二氧化碳加压力比我们注水压力小得多，压力也小。
“我个人建议，以后大家千万不要用水力压力，这样不光可以节约一部分成本，还可以避免水力压力过程带来无穷的后患。”沈忠厚强调，万物资源都是水，而二氧化碳现在的利用还不广泛，如果我们这个压力改成了二氧化碳压力即使不用超临界就用普通的二氧化碳压力，效果也会有明显改善。”
专家简介：沈忠厚，毕业于重庆大学采矿系，先后担任北京石油学院钻井教研室副主任、华东石油学院开发系主任、钻井研究所所长、石油大学高压水射流研究中心主任等职。2001年12月12日当选为中国工程院院士，被业界称为“钻头之父”。
他建立了两种谐振腔的基本关系式和结构数学模型，发明自振空化射流钻头。该钻头在胜利油田和中原油田试验成功，平均机械钻速提高35%。此外，他还首创自振空化旋转射流处理油井近井地层及解堵新技术。该新技术在胜利、辽河、华北、中原、大港、长庆、吐哈和江苏等10个油田和地区的400多口油井和注水井上推广应用，油井单井增油20%~30%，注水井单井增注30%~130%。
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