利用废弃油气井构建增强地热系统概述

2016/10/11 0 13260

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    能源是人类生存与发展面临的主要经济和安全问题,近几十年来石油工业高速发展,但其可持续发展性却令人担忧,随着部分油田开采末期的到来,大量的油气井已经或濒临废弃。据粗略估算,在美国至少有250万口废弃井,而全世界范围内大约有2到3千万口废弃井。

    2005年统计数据,我国中石油矿区总有效井数为164076口,报废井76881口,报废井所占比例高达32%,而在2010年废弃井数目增加到92000口。5年内中国石油矿区废弃井增长数目为1.5万口,废弃井增长率达到19.7%,平均每年仅在中石油矿区就以至少3000口的数量在增加。如果废弃井维护不当,不仅会污染环境,还会造成人员伤亡,因此废弃井的处理应该引起足够重视。

    同时,现阶段通过一次采油和二次采油,平均采收率在20%-30%之间,还有70%的油气资源因为开发技术的限制仍然留在废弃油井下,成为废弃石油储量。据《全国油气资源动态评价(2010)》,我国石油地质资源储量约为881亿吨。基于上述废弃井与废弃石油储量两方面的数据和资料,对全国废弃石油储量的估算结果如图1所示,中国废弃石油地质资源储量为274亿吨,大约占总储量的31%。由此可知,废弃的石油资源量巨大,如果能够充分利用,对于缓解我国能源的紧张局面十分有利。

 

 

    另一方面,修复废弃井成本仅为打新井的1/12,最高不到其1/7,依据不同井况其修复费用约在800-1200万元。目前,地热资源开发资金投入的最大部分为钻井,大概占了总投资的40%-60%,如果能利用废弃井,就可以大幅度节省地热资源开发的前期投入,从而缩短投资回收期。目前国内外对于废弃井的利用主要局限于两个方面:

    1)废弃井扶停后复产,运用当前提高采收率的方法加以开发,如火烧油层提高采收率或者开窗侧钻技术等;

    2)将废弃油井加以修复改造成地热井,开发地热资源以及地层水。

    第一种方案存在废弃储量开采难度大,风险高,费用高的问题,而且传统火烧油层有高达78%的热能滞留在岩石中,没有任何驱油作用;第二种方案与传统地热系统一样存在收益较少,投资回收期长等问题。

    亚燃烧催化裂解稠油开采方法是中低温氧化的一种,主要过程是把空气注入到油藏中,空气中的氧气在催化剂的作用下与油藏中的少量原油发生反应,生成二氧化碳等气体,并利用产生的高温以及催化剂的作用将稠油进行有效的、可控的裂解降粘。值得注意的是,该方法实际上也适合于中等粘度的原油或轻质油。与传统的火烧油层方法相比,亚燃烧过程中的温度要低得多。利用特定的催化剂,针对重质组分进行氧化,焦化的现象也将显著减少,其温度可以控制在200℃-400℃,其持续时间远远长于火烧油层。

    根据研究,利用废弃油气井构建增强地热系统的优势有以下几点:

    1.根据《全国油气资源动态评价(2010)》,初步估算出中国废弃石油地质资源储量为274亿吨,其占了总储量的31%,大量的石油资源沉睡于废弃井下;

    2.通过废弃石油资源的亚燃烧,形成的增强地热系统,其发电能力比传统中低温发电高出数十倍,并且对于废弃油气井的深度和原始地温梯度的要求降低,适用的范围更广;

    3.亚燃烧一般氧化原油重质组分,提供巨大热能的同时对原油还有改性的作用,结合改造为地热井的废弃油气井,将巨大的热能转化为电能,同时还可以通过井网里其他采油井将部分改性原油采出,从而这正意义上让废弃井和长眠井下的石油资源变废为宝。

源自_《中国地能》杂志

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