[发明专利]一种注CO2开采废弃高温气藏地热的工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及石油天然气勘探与开发领域，具体的涉及一种利用超临界CO₂开采废弃高温气藏地热的工艺方法。

背景技术

地热是一种具有广泛发展前景的清洁可再生能源，与其他能源(如太阳能、风能、潮汐和生物质能)相比，具有能源强度大、分布广、受自然环境影响小及维护成本低等特点。中国地处环太平洋地热带和地中海-喜马拉雅地热带范围，地热资源丰富。面对日益严重的能源危机和节能减排压力，大力发展地热技术，有望替代大量常规化石燃料。

将超临界CO₂作为携热介质是近年来提出的一种新的地热开发技术。与水相比，利用超临界CO₂开采地热主要具有以下优势：①储层条件下，超临界CO₂密度大、粘度低、热容高，具有较高的热交换效率和携热能力，易于注入和在岩层中渗流，特别适用于深部、低渗储层地热资源的开发；②超临界CO₂在注采井筒间的温差可以引起更强烈的热虹吸现象，有利于降低地面热泵功率；③超临界CO₂是非极性溶剂，对地层矿物溶解度小，在无地层水情况下，可以避免注采井筒及地面管汇中的结垢问题；④可以结合地质埋存技术，将大部分CO₂埋存地下，地热开采所获得的收益可以用于补偿CO₂埋存费用。

干热岩是最具前景的地热资源，前期的研究主要集中在注CO₂开采干热岩地热，对于同样具有应用潜力的深部盐水层、油气田地热、地压型地热等沉积岩地热还未引起足够重视，虽然大部分属于中低温地热，但资源储量丰富、认识程度较高、换热面积较大、地质条件安全，应是近期注CO₂开采地热和地质埋存的首选。数值模拟结果表明，在相同温度压力、地层流体与注入流体一致的情况下，超临界CO₂在干热岩(压裂裂缝)中的质量流量可以达到H₂O的3.7-4.7倍，采热速率达到H₂O的1.4-1.7倍；而超临界CO₂在沉积岩地热储层(具有天然孔隙)中的采热速率可以达到H₂O的2.7倍，是在干热岩中采热速率的1.8倍，这主要得益于沉积岩较大的孔隙内表面积，更有利于超临界CO₂与储层岩石的热交换。但是，盐水层、地压型地热和水驱油藏等沉积岩地热储层孔隙中往往充满地层水，地热开采初期必须经过一段或较长时间的产水过程，超临界CO₂才能成为主要工作流体，且CO₂与岩石、地层水的长期相互作用也会对储层物性造成损伤，这些都限制了超临界CO₂携热优势的发挥。

而天然气藏孔隙中初始流体主要为甲烷气，且某些高温气藏蕴藏着丰富的地热资源 (如表1所示)，若针对这些高温气藏，采用超临界CO₂作为携热介质开采地热，则可保证地下流体主要为气相，避免地热开发初期的产水过程，有利于超临界CO₂携热优势的发挥。因此，本发明结合注CO₂提高气藏采收率和地质埋存技术，提出一种基于超临界 CO₂作为携热介质的开采废弃高温气藏地热的工艺方法。

表1部分高温气藏地质特征与地热资源潜力

发明内容

本发明的技术方案为：一种注CO₂开采废弃高温气藏地热的工艺方法，具体步骤如下：

(1)高温气藏进行降压开采，至储层降低至衰竭压力时关闭生产井；

(2)根据气藏现场布井方式，合理转变生产井工作制度：首先，将部分生产井转变为注入井，并将上部射孔井段封闭，仅保留下部射孔井段用于CO₂注入；其次，将剩余或部分生产井下部射孔井段封闭，仅保留上部射孔井段用于天然气生产；最后，同时打开生产井和注入井，通过注入井向高温废弃气藏中注入CO₂驱替天然气，提高气藏采收率；

(3)当生产井产出气体中CO₂浓度达到某一标准后，直接关闭生产井，或随着产气中CO₂浓度升高，采取措施对天然气进行综合利用后再关井，注入井继续注入CO₂，将气藏压力提高至原始水平，建立高纯度CO₂气藏地热储层；