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深源CO2對沉積盆地油氣成藏的影響
在日常學習、工作和生活中,大家對盆地都再熟悉不過了吧,下面是小編為大家整理的深源CO2對沉積盆地油氣成藏的影響,希望對大家有所幫助。
深源CO2對沉積盆地油氣成藏的影響
二氧化碳與油氣的生成
在世界范圍內,已經發(fā)現了大量高濃度二氧化碳氣藏。這些氣藏部分來自于地殼巖石或有機質的分解,但更多的是來自于地球深部不斷向外排放的二氧化碳。這些有機或無機成因的二氧化碳在大量進入沉積盆地的過程中,必然會與沉積盆地的各種介質接觸并發(fā)生各種物理和化學反應,從而對油氣的成藏造成重大影響。
地球深部排出的二氧化碳在上升的過程中, 可以與氫氣(H2)發(fā)生著名的費托反應而生成烴類。這種反應說明,在地球內部完全可能因為費托反應的發(fā)生而形成大量烴類。地球深部存在大量的富二氧化碳流體和大量的富H流體,并不斷向外排放,這為費托反應的發(fā)生提供了物質保障。另外,在很多沉積盆地中廣泛發(fā)育蛇紋石化超基性巖或玄武巖,這些催化劑的存在使得反應的發(fā)生成為可能;在斷裂發(fā)育或深部流體活動頻繁的地方,肯定會有大量溫度適宜的區(qū)域。
除參與費托反應外,在250℃條件下,二氧化碳還可以被Fe2SiO4直接還原為CH4,東營凹陷部分烴類的生成就是這種反應的結果。此外,深部富二氧化碳流體是熱能的良好載體,這種流體進入沉積盆地后會為盆地介質提供大量熱能,從而促進烴源巖生烴。
世界范圍內油氣田的分布規(guī)律也可以為費托反應的發(fā)生提供佐證。世界油氣的一半以上與板塊俯沖及其相聯系的各種斷裂有關,而且在這些斷裂區(qū)域正好是費托反應最可能發(fā)生的地方。這一分布規(guī)律也提醒我們要充分關注這種生烴機制,這種反應的發(fā)生將會極大地拓展油氣的勘探領域。
地球內部含有的二氧化碳臨界參數相對較低(7.38MPa、31.1℃),大部分二氧化碳以超臨界狀態(tài)存在。這種超臨界流體已經作為一種優(yōu)質的萃取劑,在生物、食品和醫(yī)藥等行業(yè)得以廣泛應用。超臨界狀態(tài)的二氧化碳還能很快抽提出沉積物中的甾烷、藿烷和芳香烴,對油頁巖和煤中的有機質也能進行萃取。地球深部還含有大量分散的烴類,這已經被超深鉆的結果所證實,而超臨界二氧化碳流體對于分散的有機質具有非凡的富集能力,使得超臨界狀態(tài)深部流體對分散的油氣組分具有明顯的富集作用,可能會導致無機成因油氣藏的出現。例如,在澳大利亞奧特韋(Otway)盆地,發(fā)現油氣顯示的同時也發(fā)現的大量高濃度的二氧化碳氣田,有學者認為,火山巖漿源的高濃度超臨界態(tài)二氧化碳對奧特韋和庫珀盆地油氣的形成可能起著重要作用。
另外,大量的二氧化碳進入沉積盆地,會導致地層流體PH值的降低,從而導致地下碳酸鹽礦物和鋁硅酸鹽礦物的溶解。這類作用也可以使由碳酸巖礦物和鋁硅酸鹽礦物膠結的砂巖溶解,從而產生大量次生孔隙。這類孔隙的存在可以顯著改善儲層物性。
二氧化碳與油氣開采
國際能源機構評估認為,全世界適合二氧化碳驅油開發(fā)的資源約為3000~6000億桶,二氧化碳驅油是三次采油中最具潛力的提高采收率的方法之一。
二氧化碳驅油,是一種把二氧化碳注入油層中以提高油田采收率的技術。在標準情況下,二氧化碳是一種無色、無味、比空氣重、在油和水中溶解度都很高的氣體,密度是1.977克/升。當溫度壓力高于臨界點時,二氧化碳的性質發(fā)生變化:形態(tài)近于液體,黏度近于氣體,擴散系數為液體的100倍。這時的二氧化碳是一種很好的溶劑,其溶解性、穿透性均超過水、乙醇、乙醚等有機溶劑。當原油溶于二氧化碳時,可以補充地層能量使原油體積膨脹,黏度下降,還可以降低油水間的界面張力,形成溶解氣驅,提高原油流動能力及油藏性質,從而提高油田驅油效率與原油采收率。
1970年,美國開始在德克薩斯州把二氧化碳注入油田作為提高石油采收率(EOR)的一種技術手段,成為應用二氧化碳驅油試驗最早、最廣泛的國家,F今,二氧化碳驅油已成為美國主要提高采收率的技術。在2008年,全世界二氧化碳驅油項目已達到124個,年耗二氧化碳量2500萬噸,每天產油27.4萬桶,其中美國實施二氧化碳驅油項目108個,每天產油25萬桶。世界上實施的大部分二氧化碳驅項目是混相驅,其中90%以上的項目屬美國。美國10個產油區(qū)的292個油田采用二氧化碳驅油,采收率可提高7%~15%。到2010年2月,注入二氧化碳已幫助一些成熟油田回收了近15億桶石油。
我國低滲透油藏現已探明原油儲量63.2億噸,其中尚未動用的儲量50%左右,運用二氧化碳驅比水驅有更明顯的技術優(yōu)勢。在中國石化“低滲透油藏二氧化碳驅提高采收率”先導試驗研究成果的基礎上,燃煤發(fā)電廠煙氣二氧化碳捕集純化技術利用化學吸收法,將勝利發(fā)電廠燃煤煙氣中的二氧化碳進行捕集、提純、液化。該裝置運行后,液態(tài)二氧化碳日產量達100余噸,全年可捕集、液化二氧化碳達3~4萬噸,二氧化碳經處理后純度達99.5%以上,可全部用于勝利油田開展的“低滲透油藏二氧化碳驅油”重大先導試驗。2015年,山東勝利油田建成100萬噸/年二氧化碳捕集裝置,該裝置建成后將成為全球最大的二氧化碳捕集裝置,同時利用捕集的二氧化碳驅油,油田的采收率可以提高10至15個百分點,每年預計可減少二氧化碳排放3萬多噸。
對于中高滲水驅油藏,也可通過注入二氧化碳進一步提高采收率,中原油田濮城水驅廢棄油藏就通過試驗二氧化碳驅油再獲新生。2012年5月10日,中原油田首次開展二氧化碳吞吐工藝試驗,中原油田采油四廠在文88-平1井進行二氧化碳吞吐工藝試驗,標志著油田二氧化碳吞吐試驗項目進入實施階段。如果二氧化碳驅油在中原油田高含水油藏中全面推廣應用,將覆蓋地質儲量3億噸,預計可增加可采儲量2000~3000萬噸。
二氧化碳與廢棄油藏
國內外的油氣盆地勘探開發(fā)實踐表明,油氣藏是封閉條件良好的地下儲氣庫,可以實現二氧化碳的長期埋存;同時,二氧化碳注入油氣藏時,還可作為驅油劑顯著提高油氣采收率。迄今,二氧化碳地質埋存已經在美洲、歐洲、非洲得到實踐,在澳洲和亞洲也在研發(fā)和計劃之中。油藏是二氧化碳地質埋存的最小單元,一個具體油藏是否適合二氧化碳地質埋存,首先要對該油藏所在沉積盆地進行安全評價,接著對其所在油田進行安全評價,最后是油藏方面安全評價。
盆地的溫度和壓力環(huán)境決定了二氧化碳密度的大小,從而會影響盆地的埋存能力。在一般盆地壓力體系下,二氧化碳密度最大可達850千克/立方米。一些超壓地層在盆地中埋藏較深(一般大于2000米),二氧化碳密度可達1060千克/立方米,但是由于注入成本及安全性,它們并不適合二氧化碳的地質埋存。地熱梯度較低的、斷裂活動較弱的擴散型大陸邊緣盆地具有較好的二氧化碳埋存潛力。較低的地熱梯度和地熱流值,能使二氧化碳在較小的深度下達到較高的密度,有利于二氧化碳的地質埋存。理想的二氧化碳埋存盆地應該具有地表溫度低、地溫梯度小、大地熱流值小、遠離地下熱源等特征。儲層的深度應滿足二氧化碳以超臨界狀態(tài)的形式儲存,同時也應考慮注入成本,深度一般應在800~2000米左右。
廢棄井是二氧化碳泄露的潛在途徑之一。廢棄井一般用水泥封堵,而地層中的二氧化碳具有腐蝕性,在一定時期后(20~50年)腐蝕穿過水泥環(huán),從而導致泄露。廢棄井的密度越低,二氧化碳泄露的隱患越低。
二氧化碳地質埋存是將二氧化碳注入到地層孔隙中,借助地層的密封性實現溫室氣體的長期封存。以二氧化碳為驅油劑提高油氣采收率不僅可以增加原油可采儲量,而且可以實現二氧化碳的長期埋存,是二氧化碳高效利用與埋存的最佳途徑之一。
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