[发明专利]回注CO2废气提高天然气采收率和CO2地质封存一体化的方法

说明书

技术领域

本发明属于天然气资源开发及CO₂减排技术领域，具体涉及到一种回注CO₂废气提高天然气采收率和CO₂地质封存于一体的方法。 

背景技术

天然气资源相对于煤和石油而言具有众多优点，其燃烧热值高，不产生固体废气物和废水，尤其是其燃烧产生较少的二氧化碳，是一种清洁、环境友好的化石燃料，因此世界各国广泛关注天然气开发技术。与此同时，全球气候变暖，温室气体减排也成为人们关心的问题。 

目前，天然气开采方式主要为前期以自然衰竭开采为主，后采用排水采气技术或者其他气井增产措施，如压裂、酸化、爆炸等。这些技术增加了天然气产量，但是世界范围内天然气的采收率在75%左右，仍然有25%的天然气未能开采出来，并且这些技术存在污染地下水、引发塌陷等地质灾害的危险。 

在地层条件下，CO₂一般处于超临界状态，物理性质近似于液体，粘度和密度远大于CH₄，能避免CO₂和天然气大面积混合。注CO₂提高天然气采收率技术，就是把超临界CO₂注入到气藏底部恢复地层压力，由于重力分异作用CO₂向下运移，促使天然气向顶部运移并稳定地产出，从而将常规开采方式无法开采的天然气驱替出来提高天然气的采收率，还可避免坍塌沉淀和水侵等现象发生。而且天然气藏的储气性以及圈闭封盖的完整性，减少了CO₂泄露的危险，能够实现CO₂的地质封存，减少温室气体排放，缓解气候变化恶劣的趋势。 

目前，已有研究对注CO₂提高天然气采收率进行了初步理论可行性探索，且涉及到的天然气净化处理、烟道碳捕集、增压调温、水平分支井等单独的系统 工艺、设施设备和技术方法比较成熟，但是还没有具体的回注CO₂废气提高天然气采收率和CO₂地质封存一体化的技术方法，为实际生产提供技术理论和方法支持。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种回注CO₂废气提高天然气采收率和CO₂地质封存于一体的方法，提高天然气采收率和能源利用效率，减少温室气体排放，实现节能减排。 

本发明的技术方案是：利用气田附近天然气电厂，直接将气田生产的纯净天然气资源转化为电能输送出去，能源利用率高，并将燃烧后烟道气捕集得到的CO₂废气，与天然气净化处理得到的CO₂废气一同回注至气藏底部，提高天然气采收率，增加产量，获取更多天然气资源并地质封存大部分CO₂废气，实现节能减排。 

首先在天然气田附近建设天然气电厂，电厂采用日本三菱重工M701F新型燃气-蒸汽联合发电机组，热效率达到57%，将天然气资源转化为电能输送出去供生产生活使用。天然气田内，通过采气井从气藏开采得到的原生天然气，经管道输送到净化处理系统，进行脱水、脱硫及脱碳等处理，生产出纯净天然气，并且在净化处理过程中，将得到的废气浓缩为CO₂含量达到99%的CO₂废气。然后，通过管道将部分纯净天然气输送到气田附近的天然气电厂燃烧发电，另一部分纯净天然气输送到城市燃气管道网；输送到天然气燃气电厂的纯净天然气，通过燃气-蒸汽联合发电机组，在燃气轮机燃烧室内燃烧，并依次经过燃气轮机和余热利用锅炉将能量转化为电能输送出去。燃烧后的烟道气进行二氧化碳捕集，得到CO₂含量达到99%的CO₂废气。而后，将烟道捕集得到的和净化处理分 离出来的CO₂废气送至增压调温系统，在该系统内，CO₂废气被加压调温达到超临界状态，此时超临界CO₂废气物理性质类似于液体。最后通过管路将超临界CO₂废气输送到CO₂回注井，回注到天然气藏底部，驱替天然气向采气井运移并产出。其中，回注井在气藏底部以水平分支井结构分布，该结构井管网提高了回注效率，加速驱替天然气向采气井运移。 

所述的方法，当单个采气井产出的天然气中CO₂含量突然升高，且无经济效益时，关闭该采气井，停止产气，并将其改造，作为下一个回注CO₂废气提高天然气采收率和CO2地质封存一体化单元的CO₂回注井。