沈忠厚的超临界二氧化碳压裂技术整理.pdfVIP

“超临界二氧化碳开发非常规油气藏 钻完井技术研究” (沈忠厚的超临界二氧化碳压裂技术发言整理:潘存焕) (2012年8 月,西安，贡献给大家共享) “2012国际石油产业高峰论坛”于2012年3月19 日在北京举行, 下面是中国石油大学教授、中国工程院院士沈忠厚的发言: 各位领导、各位专家、各位来宾早上好。今天我报告的题目是“超 临界二氧化碳开发非常规油气藏钻完井技术研究”。下面就四个问题 跟大家汇报。 第一个问题绪论：为什么我们要研究这个问题？ 大家知道我们国家现在重新发现整装大庆、胜利、辽河这样整装 大型油田的机会不会太多，这是世界上所有地质家公认的。我们现在 进军深海，将来可能在南海深海部分找到整装的油田，这是将来我们 的主战场之一。 其次，就是注意我们近 10 年来所发现的天然气资源。每一年有4 亿到5 亿吨储量的增长，但基本上70、80%都是低渗特低渗油气藏， 这是一个很大的特点。 在近期发现的油气资源里面，天然气的资源非常丰富。特别是非 常规天然气，包括页岩气，煤层气还有致密天然气等等。 大家知道我们的常规天然气资源是非常宝贵的。且目前的产量距 离我们现在需要，是远远不够的。 最近几年来我们地质家在非常规天然气上，做了大量的工作。我 们现在已经查明的致密气、页岩气、煤层气的储量远比我们常规的天 然气储量要大得多。至少从目前资源量来看，不完全的统计，至少要 大3 到4 倍到5 倍。而且，还会继续增长。估计在今后50 年，甚至 100 年我们在天然气上会主要依靠非常规的天然气资源。 现实告诉我们，我们今后的主战场第一个是低渗透气藏，第二个 是非常规天然气资源。所以，这是我们今后的两大主战场。 第二个问题：开发低渗油藏，再开发非常规油气藏，遇到的主要 问题什么？ 主要是三个问题：第一个问题，所有的低渗油藏都非常坚硬，难 钻。还有一部分不是很难钻，比如页岩层，但它的渗透率很低是最大 的困难。钻井工程花费了我们大量的时间，整个开发的估计成本有 70、80%花在钻井上。这样下来我们的效益非常低。 第二个最大的问题，这种低渗气藏，或者非常规天然气藏，空置 率一般在50%左右，因为它的渗透率极低。这么低的渗透率，在钻井 的过程里面极容易受到伤害，要把他恢复过来，不像我们常规中的高 渗透气藏，这完全不一样。我们钻井的人员，和我们搞开发的人员要 注意，我们原来在开发常规气藏的技术，在进入20 世纪以后，从现 在开始，后面要开发这样一些资源，不管钻井也好，产油也好，流程 也好，都要发生极大的变化。很多技术都有不同程度的不适应，有的 时候完全不适应，有的时候部分不适应。因此，在这么一个情况下， 我们就要寻找新的技术。 第三个问题，就是丰度低，单井产量低，采收率低，开采周期长。 每口井的产量并不高，且采收率低。美国现在开发非常规的天然气这 个部分，采收率究竟多高？我们好象没有看到比较确切的数据，总的 来讲比我们现在常规的油气藏采收率要低。 因此，在这样的情况下怎么办？这就提出了一个新的问题，我们 不能用常规的办法来钻井，开采，必须寻找新的开采或者开发技术， 包括从钻井开始。 第三个问题：用超临界二氧化碳来开发非常规油气资源是近期可 以走通，可以转变成生产力的一种新技术。 中国石油大学 （北京）和中国石油大学 （华东），经过4 年到5 年的初步探索和一系列的初步实验，我们现在可以跟大家说：很有可 能并可走的路径，而且近期可以走通，可以转变成生产力的一种钻井 或者开发方案，是用超临界二氧化碳来开发非常规油气源。 （一）超临界二氧化碳流体的物理特性。 大家看一下这个图，这是一个超临界二氧化碳相图，上面有两 个点，有一个三相点，第二个点是临界点。三相点指出了二氧化碳 什么温度压力下是固体，是气体，还是液体；第二个就是临界点， 关键问题在临界点上。我们把二氧化碳的温度增加到31.1 度，压力 加到7.300 兆瓦，在超临界状况下，二氧化碳密度接近于流体，黏 度相当于气体。黏度很低就易于流动，这对我们搞钻井搞采油人是 一个很大优势。 大家看一下这个表：中间这一行就是超临界流体，密度是0.2 到 0.9；黏度是0.03 到0.1，黏度接近于气体 （气体是0.02）。它的扩 散性系数大于液体，而密度接近于液体。这有