加拿大Weyburn 油田注CO2提高采收率和埋存工程

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1、Weyburn油田-提高采收率法采油---全球气候变化及能源：案例研究Weyburn油田位于萨斯喀彻温(Saskatchewan)省里贾纳(Regina)市东南130公里（80英里）处，由加拿大最大的石油公司EnCana经营。Weyburn油田发现于1954年，估计原油储量为14亿桶。石油生产始于1955年，并在1963年升至每天31,500桶。从1964年开始向注入井中注水，以提高增加产量。到1966年，产量达到每天47,200桶的峰值。接下来的20年中，产量稳步下降，到1986年，产量已跌至每天只

2、有9,400桶。之后又钻取了一些垂直井和水平井。这将产量增至每天22,000桶左右。到1998，已经生产了约3亿3千万桶石油。这相当于油田储量的23%左右。之后，产量再度快速下滑。据当时预测，除非找到可提高采收率的新解决方案，否则总产量将不会超过3亿5千万桶——这个数字仅为原油储量的25%。大平原合成燃料厂(GreatPlainsSynfuelsPlant)为鼓励替代性燃料资源的开发，美国政府支持在北达科他州Beulah附近建设大平原合成燃料厂。该厂于1984投入商业运营，其目标是从煤中提炼(CH4)

3、。每天，超过16,000吨粉碎的褐煤被送进“气化器”，与蒸汽和氧气混合，之后在1200°C(2200°F)的温度下部分燃烧。这将煤分解，产生混合气体。然后将气体冷却，凝出焦油、水和其他杂质。之后将气体通过温度为-70°C(-94°F)的甲醇。这会将合成天然气(SNG)——主要成分是CH4——与其他化合物——主要成分是(CO2)分离开来。每天产量为3,050吨合成天然气，天然气通过输气管道提供给客户，同时还产生13,000吨废气，其中96%是CO2。很多合成燃料厂直接将废气排放到大气中，加剧了温室效应和

4、全球变暖趋势。大平原合成染料厂的废气通过一条长达330公里（205英里）的管道被送至Weyburn油田，在那里对其进行安全处理并用于生产更多的石油。WeyburnCO2提高采收率法采油技术1997年，达科他气化公司(DGC)同意将所有废气（96%为CO2）从它的大平原合成燃料厂通过一条管道输送至Weyburn油田。2000年9月，首批CO2被输送至Weyburn。管道中的气体处于很高的压强之下（约为152帕），这使得它成为一种超临界流体。超临界流体是指一种高压强下的气体，该压强使得气（气体）相变得像液

5、相一样稠密。超临界气体具有高密度，但是又像气体一样易于流动，因此非常适合通过管道运输。Weyburn油田共有720口钻井。垂直井均钻取为“9点”格图案——8口生产井环绕着一口注入井，形成一个正方形——间距通常为150米（500英尺）左右。高压下的CO2被注入到37口注入井中，促使原油流向145口正在采油的生产井。提供的CO2的纯度非常适合在提高采收率法采油工艺(EOR)中使用。这是因为CO2在混有少量杂质时更容易在油中溶解。硫化氢(H2S)在注入气体中所占的比例为2.5%，它可以大大促进CO2与石油的

6、混合。CO2超临界流体在高压下被泵入储集层中后，CO2与石油混合，使得石油开始膨胀且粘性降低。膨胀力迫使石油从岩石的孔隙中流出来，使得石油可以更为顺畅地流动。将水抽吸到注入井中，与CO2交替使用，以将释放出来的石油推向生产井。有些CO2会返回到生产井处的地面。这些气体会被回收、压缩，然后重新随管道中的气体一起注入。据预测，CO2EOR技术将使得油田可以多生产1亿3000万桶原油，将油田的商业寿命延长约25年。另据预测，约有2000万吨CO2将被注入并在此项目的生命期中永久存储在1,400米（4,600

7、英尺）深的地下。此次在地下存储二氧化碳，以期大幅度减少大气中CO2排放量的试验引起了全世界的广泛兴趣。WeyburnCO2监控和存储项目得到了多家跨国能源公司、美国和加拿大政府以及欧盟的支持。人们担心的一个主要问题仍然是CO2是否能一直在地下封存。Weyburn是一个不错的试验地点，因为自1955年以来，这里已完成彻底的地质试验并且还保存了试验结果。包括从1,200处钻孔取得了岩心样本，还有延时地震勘测以及钻孔测井数据。研究人员还采集了地下水样本，以检测钻井中是否存在CO2泄漏。迄今为止，还没有检测到

8、任何泄漏，并且没有任何气体逸出到地表。加拿大政府认为将CO2存储到地下深处将有助于其实现自己在《1997京都议定书》中确立的目标，该目标要求在2008到2012年之间将温室气体排放量降低5%。在Weyburn，CO2的来源是产自地下的煤，因此一个有效的办法是让它返回地下。