[发明专利]一种化石能源低碳共采的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及化石能源开采技术领域，尤其涉及一种对煤层和油层和/或气层共存的区域进行化石能源低碳共采的方法和系统。

背景技术

化石能源主要有煤炭、原油和燃气，随着浅部（1000米以浅）煤炭资源和中高渗透性油层资源逐渐消耗，深部（1000米以深）煤炭资源、稠油资源和燃气资源的开采越来越受到世界各国的重视。而在深部许多地区煤层、油层和气层同时存在，煤层在上部，油层和气层在下部。

依据第三次全国煤炭资源预测结果：全国垂深2000m以浅的预测资源量为4.55Tt、垂深1000m以浅的为1.84Tt，即煤炭资源埋深大于1000m的占全国预测总量的59.5%。由于深部地温、地压的升高，井工难以开采，因此目前对深部煤炭资源的开采尚不具备成熟的开采技术，然而利用煤炭地下气化技术可以实现传统采煤工艺无法实现的目的。煤炭地下气化（Underground Coal Gasification, UCG ）就是将处于地下的煤炭进行有控制地燃烧，通过对煤的热作用及化学作用产生可燃气体的新一代煤炭开采技术。煤炭地下气化煤气主要成分有：H₂、CO、CH₄、CO₂，其中H₂、CO、CH₄是有效气体，可作为燃料或化工合成气，而CO₂为废气，约占20%～40%，在现有技术中，这些CO₂气体无处存放，只能排放到大气而污染环境。

在世界原油资源储量中，稠油储量占有很大比重，但开采效果普遍不好，采收率较低。如何能更好的开采稠油，提高稠油的采收率，是目前研究的重要课题。我国低渗透油气藏约63.2亿吨，尚有50%左右未动用，而已动用的低渗透资源，由于技术水平的制约，平均采收率仅为23.3%。稠油流动阻力大，对于油层中的稠油通常采取热力开采法。从1950年起，许多国家在实验室和现场均对CO₂提高采收率方法进行了相当规模的研究。70年代美国和前苏联等国家都进行了大量的CO₂驱油工业性试验，80年代CO₂驱油在美国取得了飞速的发展。同时其他国家对CO₂驱油的兴趣也越来越高，90年代的CO₂驱油技术日趋成熟。美国在CO₂气源丰富的地区广泛采用了CO₂驱油，并认为是最有潜力的提高采收率方法。目前CO₂驱油提高采收率技术已成为世界三大采油方法（热采、聚合物驱油和CO₂驱油）之一。实践表明，二氧化碳驱油可以提高油田采收率10%~20%。二氧化碳被注入油层后，约有50%~60%被永久封存于地下。因此，稠油资源开采需要大量的CO₂。目前都采用外运的方法解决。

在1000米以深，许多地区煤层和油层往往同时存在，如新疆准噶尔盆地东部，吉木萨尔凹陷区深度在1200米～1800米含煤层，在2000米～2500米含油层；辽河油田小龙湾油区深度在1200米～1600米含煤层，在1800米～2500米含油层。有些区域还含气层，煤层都在油层和气层的上面，油井和气井都经过煤层。

现有技术中，煤炭、原油和燃气的开采均是各自单独进行的。在采集煤炭、原油或燃气的过程中分离出的CO₂气体无处存放只能直接排放到大气而污染环境。油层和气层经过多年的开采，许多油井和气井因抽不出油而报废，但油层和气层中还存在一定量的残油和残气。虽然可以利用CO₂再次驱采，可使老油井得到重新利用，延长油田的服务寿命，但是，从空气中直接提取CO₂气体效率太低，采用外运CO₂气体的方法又大大增加了运输成本，从总体考虑是得不偿失的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种化石能源低碳共采的方法。使用该方法可不必将大量的CO₂气体排放到大气而污染环境，不必采用外运CO₂气体的方法即可将原油和燃气开采出来，极大地降低了生产成本。

本发明要解决的另一个技术问题是提供一种化石能源低碳共采的系统。使用该系统可不必将大量的CO₂气体排放到大气而污染环境，不必借助外运CO₂气体即可将原油和燃气开采出来，极大地降低了生产成本。