長(zhǎng)江大學(xué)：緊盯“雙碳”目標(biāo) 推動(dòng)能源行業(yè)綠色發(fā)展

碳捕集、利用與封存是我國(guó)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的關(guān)鍵支撐。在實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的征程上，長(zhǎng)江大學(xué)的科研工作者們正以科技為筆，在祖國(guó)大地上書(shū)寫(xiě)著能源綠色轉(zhuǎn)型的新答卷。

 

清晨七點(diǎn)，齊魯石化-勝利油田CCUS項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)，三臺(tái)注氣泵轟鳴驟起，液態(tài)二氧化碳如銀色長(zhǎng)龍，奔涌入數(shù)千米深的地下油層。長(zhǎng)江大學(xué)聶法健教授緊盯著監(jiān)測(cè)屏上跳動(dòng)的數(shù)據(jù)，反復(fù)確認(rèn)土壤、水質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)。他身旁的G891-12井已“服役”近50年，因含水率高達(dá)98%瀕臨廢棄，此刻卻在二氧化碳的驅(qū)動(dòng)下奇跡般“返老還童”。

 

“傳統(tǒng)水驅(qū)像掃帚掃地，總有死角；二氧化碳則像‘溶劑’，能鉆進(jìn)巖層每個(gè)孔隙。”聶法健輕撫斑駁井架解釋道。他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)攻關(guān)的“高溫高鹽特高含水油藏二氧化碳驅(qū)三次采油技術(shù)”，讓此類(lèi)廢棄油藏“起死回生”，采收率提升10個(gè)百分點(diǎn)。其奧秘何在？二氧化碳不僅能高效驅(qū)替巖縫中“沉睡”的原油，更在溶于地下水后悄然溶蝕孔道，擴(kuò)大原油流動(dòng)通道，并永久封存于地層。目前，這項(xiàng)技術(shù)已推廣至三大石油公司上百個(gè)同類(lèi)油藏，累計(jì)增產(chǎn)原油超千萬(wàn)噸。

 

同樣的場(chǎng)景，在中原油田某實(shí)驗(yàn)井現(xiàn)場(chǎng)上演。

 

2023年1月，寒風(fēng)卷著大雪，30輛滿(mǎn)載液態(tài)二氧化碳的罐車(chē)在中原油田某實(shí)驗(yàn)井現(xiàn)場(chǎng)列陣待命。長(zhǎng)江大學(xué)付美龍教授裹緊工裝，在風(fēng)雪中仔細(xì)檢查每一段管線連接。作為乙方現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)總負(fù)責(zé)，他深知這場(chǎng)“戰(zhàn)役”的分量——團(tuán)隊(duì)首創(chuàng)的“常壓混砂準(zhǔn)干法壓裂”技術(shù)迎來(lái)工業(yè)首秀。

 

“二氧化碳黏度低，常規(guī)設(shè)備無(wú)法攜砂。我們研發(fā)的硅基增稠劑讓它黏度提升數(shù)十倍，突破行業(yè)瓶頸。”現(xiàn)場(chǎng)施工如精密交響，700方液態(tài)二氧化碳與特制增稠劑、支撐劑通過(guò)復(fù)雜管匯系統(tǒng)，在高壓泵車(chē)驅(qū)動(dòng)下于井口精準(zhǔn)混合注入。指揮車(chē)內(nèi)，經(jīng)驗(yàn)豐富的甲方專(zhuān)家緊盯壓力曲線。當(dāng)儀表逼近85兆帕上限時(shí)，整個(gè)會(huì)議室專(zhuān)家屏息凝神。“84.56!”四個(gè)半小時(shí)后，數(shù)據(jù)定格——砂比10%，加砂量28.5方，二氧化碳封存達(dá)90%。“太成功了，干得漂亮！”的贊嘆此起彼伏。

 

在實(shí)驗(yàn)室與油田之間，科研的接力從未停歇。

 

2024年4月，一則“英雄帖”激起了學(xué)子們的科研熱情，中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院聯(lián)合多資源協(xié)同陸相頁(yè)巖油綠色開(kāi)采全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室發(fā)榜《陸相頁(yè)巖油綠色開(kāi)采和碳埋存協(xié)同方法研究》課題。在趙輝教授指導(dǎo)下，學(xué)生王范組建學(xué)生團(tuán)隊(duì)揭榜出征。他們構(gòu)建了氣－液－固三相相平衡預(yù)測(cè)模型，基于獨(dú)創(chuàng)的“無(wú)網(wǎng)格連接元高效油藏?cái)?shù)值模擬方法”，模擬精度達(dá)到商業(yè)數(shù)值模擬軟件水平，計(jì)算效率提高10余倍。團(tuán)隊(duì)耦合路徑追蹤算法，如同給地下巖層安裝“智能導(dǎo)航系統(tǒng)”，不僅能定性定量表征優(yōu)勢(shì)竄流通道位置及程度，更能實(shí)現(xiàn)對(duì)二氧化碳驅(qū)油與封存路徑的精準(zhǔn)調(diào)控。團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步提出縫網(wǎng)、注采參數(shù)混合系統(tǒng)動(dòng)態(tài)優(yōu)化調(diào)控方法，經(jīng)礦場(chǎng)實(shí)踐驗(yàn)證，原油采收率提高4.6%，產(chǎn)出油含蠟量降低0.2%，二氧化碳封存量增加10.2%。憑借這一系列突破性成果，團(tuán)隊(duì)斬獲“挑戰(zhàn)杯”揭榜掛帥全國(guó)特等獎(jiǎng)，相關(guān)技術(shù)已在多個(gè)油田推廣應(yīng)用。

 

今年初，“低碳催化與二氧化碳利用全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”正式獲批，該實(shí)驗(yàn)室聚焦二氧化碳“捕集－驅(qū)油－壓裂－封存”全鏈條技術(shù)。

 

在低碳催化與二氧化碳利用全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室里，研究生雷云扉正分析江漢油田送來(lái)的油樣，“這是江漢油田剛剛送來(lái)的鐘99－斜1井的又一批油樣。”

 

王長(zhǎng)權(quán)副教授團(tuán)隊(duì)已經(jīng)對(duì)鐘99－斜1井進(jìn)行了持續(xù)三個(gè)多月的跟蹤研究。他介紹，鐘99－斜1井是采用二氧化碳前置蓄能壓裂技術(shù)的試驗(yàn)井，初期日產(chǎn)天然氣超千方，原油產(chǎn)量卻未達(dá)預(yù)期。通過(guò)精密的高壓物性（PVT）實(shí)驗(yàn)，王長(zhǎng)權(quán)團(tuán)隊(duì)如偵探般抽絲剝繭。

 

“就像開(kāi)啤酒瓶，二氧化碳的能量是緩慢釋放的。”王長(zhǎng)權(quán)手持儲(chǔ)油層巖心揭示機(jī)理。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)二氧化碳在高壓下與原油混溶，經(jīng)歷“溶脹+降粘+抽提”多種機(jī)理的協(xié)同作用。雖然地質(zhì)斷層可能讓部分氣體“逃逸”，但反排率仍遠(yuǎn)低于常規(guī)油藏水平，“封存效果極為優(yōu)異！”團(tuán)隊(duì)據(jù)此繪制出“高溫高壓CO2-原油－地層水三相相平衡溶解度圖版”，為油田精準(zhǔn)制定補(bǔ)能方案提供“導(dǎo)航儀”。當(dāng)油樣密度從0.84升至0.98g/cm³，他們及時(shí)預(yù)警稠化風(fēng)險(xiǎn)，指導(dǎo)油田調(diào)整生產(chǎn)策略，讓鹽間頁(yè)巖油這類(lèi)“禁區(qū)”也煥發(fā)新生。

 

“石油人的戰(zhàn)場(chǎng)在地下，但目光要看向碳中和未來(lái)。我們的目標(biāo)是，2030年完成基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)突破，2035年支撐1000萬(wàn)噸減碳，突破二氧化碳深地轉(zhuǎn)化顛覆性技術(shù)。”校長(zhǎng)劉勇勝自信地說(shuō)。