863计划“二氧化碳地质封存国家技术”课题在靖边油田CO₂注入现场验收合影

国家863计划课题“二氧化碳地质封存关键技术（2012AA050103）”于2012年初正式立项，2015年6月10日顺利通过验收。该课题隶属于国家高技术研究发展计划（863计划）项目“燃煤烟气CCUS关键技术（2012AA050100）”，是由陕西延长石油集团与西北大学合作，在陕西延长石油集团所属靖边油田乔家洼油区，开展全流程的CCUS（二氧化碳捕集、利用与封存）先导实验项目。从2012年9月开始至2015年4月底，靖边油田的CO₂注入井已经达到5口，CO₂累计注入量已达4.3万吨。CO₂来自陕西延长石油集团所属榆林煤化工厂的5万吨/年捕集装置。

该课题科研团队在靖边油田CCUS先导示范中，研发了地下监测、近地表监测和地面监测一体的，CO₂地质封存区的安全性观测、监测和证实的地球物理与地质综合技术、近地表与地面的CO₂泄漏监测技术，以及利用CO₂驱提高采收率的技术。形成适用于鄂尔多斯盆地低孔、低渗油田特点的CO₂驱提高采收率技术理论体系及工程方法，建立CO₂驱先导示范基地，实施5口井现场注入试验，最终提高采收率5%。

该课题在观测、监测与证实技术中的先进性及创新之处在于：1）在低孔、低渗（超低渗）储层中开展CO₂-EOR及地质封存，是国内首次开展。特别是在油田开发后期，剩余油饱和度不高、地层压力极低的情况下，获得较水驱好的驱油效果，稳定了原油产量。2）地球物理监测中，利用加拿大Weyburn碳封存项目的资料，研发了CO₂地质封存中的四维地震监测技术、处理和解释技术，包括CO₂地下分布的识别技术，这些都是国内没有的。而四维地震采集中的设计，更是吸取了Weyburn项目中出现的经验和教训，设计和开展全方位、高密度与高分辨率山地地震采集，这也是国内第一次针对CO₂-EOR及地质封存的四维地震采集，对国内开展CCUS项目具有示范作用。3）针对靖边油田乔家洼CO₂注入示范区的特低—超低渗岩性油藏地质特征及资料的局限性，基于岩石物理实验和层点处理分析法建立了储层孔隙度、含油饱和度测井解释模型，与岩心物性分析结果、试油/试产结果相比，误差小于10%。提出了基于沉积相约束原理，进行不同地区间储层—盖层的岩心分析对比，建立了该区CO₂封存体的地质评价标志和综合评价指标。通过储、盖层破裂压力和地应力分析预测不同注入时间段的泄漏风险区，结合油藏精细建模和数值模拟，预测了CO₂地质封存能力，两种方法的误差在10%以内。4）靖边CCS项目在国内开展了相对完善的环境监测研究，特别是开展的Baseline（本底）环境监测的数据，可以使得后期开展的环境监测数据与本底数据进行对比，来确定CO₂泄漏的风险和对环境产生的影响。课题建立了适用于油田CO₂封存工程中CO₂泄露的检测方法、油井周围多位点CO₂浓度检测系统，解决了CO₂封存工程中面临的CO₂泄露检测问题。

2014年8月，我们的研究成果被列为“国家重点推广的低碳技术”之一；2015年6月，顺利通过碳收集国家领导人论坛（CSLF）认证；2015年9月，国家主席习近平与美国总统奥巴马联合签署的《中美元首气候变化联合声明》明确将在陕西开展中国第一个大规模CCUS产业化项目，这关系到中国政府在应对气候变化领域履行巴黎气候协议和对世界减排的承诺，也是中国唯一的大规模CCUS项目，该项目是“中美元首气候变化联合声明”及陕西省确定的重点发展对象，也是国家“十三五”期间唯一重点支持的大规模CCUS示范项目。

图a. 靖边油田CCUS区块5口井逐年注入CO₂的量；

b. 靖边油田CCUS区块月产出流体量和月产原油量；

c. 靖边油田CCUS区块5口注入CO₂井注入压力随时间的变化；

d. 靖边油田CCUS区块注入CO₂驱油后较水驱增产显著

长4+5¹盖层封闭能力评价：CO₂封存区域主要以Ⅰ（最好）、Ⅱ（好）型为主

长6²盖层封闭能力评价：CO₂封存区域主要以Ⅲ（中等）、Ⅳ（较差）型为主

长6²储盖组合综合评价：全区储盖组合以Ⅲ类（中等）为主，

CO₂封存区储盖组合以Ⅰ（最好）、Ⅱ（好）类为主

靖边油田封存模拟区CO₂ 注入50年后饱和度平面分布图

靖边油田封存模拟区CO₂ 注入50年后饱和度剖面分布图