CN103603642B - 一种采用co2驱替地层深部高盐卤水的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种采用CO2驱替地层深部高盐卤水的方法，包括以下步骤：将捕集的CO2运输到开采地点，通过CO2压缩机将CO2压缩至超临界状态并采用注入泵将超临界CO2由注入井泵入到地层深部的高盐卤水层中，同时，在抽采井中抽采高盐卤水，采用分离装置将抽取的高盐卤水中的卤水与CO2进行分离，将分离出的卤水进行深度加工和提纯，将分离出的CO2通过CO2回注装置重复注入到CO2压缩机中，并进一步泵入到地层深部的高盐卤水层中循环驱替开采高盐卤水。该方法可有效缓解CO2单纯注入过程中的压力严重积累和盐岩沉淀问题，逸出的CO2回注实现了零排放，收获经济和环保双重效益。

Description

一种采用CO2驱替地层深部高盐卤水的方法
技术领域
本发明涉及一种制取地层深部高盐卤水的方法，尤其涉及一种采用CO2驱替地层深部高盐卤水的方法，同时还可以将CO2封存于地下，属于环境治理及资源开采技术领域。
背景技术
卤水资源是一个巨大的液态矿产资源宝库，加以综合开发，不仅为国民经济发展所急需，且可产生明显的经济效益和社会效益。开发的溴素、碘素、氯化钾是国内稀缺的化工原料，综合开发利用，可为国家节省大量外汇；硼酸、碳酸锶、碳酸锂是国内短线，外贸紧俏物资，有出口创汇能力，经济价值极高。
目前用于深部地下卤水资源开发的***越来越多,并具备了一定的商业化基础。随着盐化工行业的不断发展，对原盐和卤水的质量要求也不断提高。长期以来用于盐矿和卤水开采的技术是水溶开采。这种开采方式虽然具有配套设施、制造成本低的优点，但是又容易受到注入水的物理化学性质限制而有其弊端。采用水作为驱替介质有一些不利因素：l、注入地下的水流失严重，流失率少则10%，多则可达到78%。2、对于一些活泼的岩层物质来说，水容易与其发生化学反应影响注入井和生产井之间的正常抽注。3、注入地下的水将卤水稀释，卤水浓度会因过低而增加生产成本。
目前，以CO2为主的温室气体效应已引起了一系列全球环境问题，CO2排放成为人类共同关注的热点问题。而CO2深部咸水层埋存以其分布广和储量大等优点，被认为是最具发展前景的封存方式。CO2咸水层封存和利用技术作为CCUS（Carbon Capture，Utilization and Storage）即碳捕获、利用与封存技术中的一种，将可能成为我国CO2减排和保障液态矿产资源安全的重要技术选择。
适合CO2封存的咸水层，应该具备以下2个基本条件：（1）咸水层埋深应在800m以下，此时CO2处于超临界状态，兼具气体的高扩散性、低粘度性及液体的强溶解性；（2）含水层的矿化度应为大于10g/L的咸水或卤水，以免破坏地下饮用水源。且含水层应具备较高的孔隙度和渗透率，顶底板为隔水性好、厚度大、分布广、稳定的盖层。
但是，往高盐度卤水层中单纯地注入CO2，一方面会造成CO2溶解量和矿物捕集量的显著降低，高盐度会造成注入井附近发生盐岩大量沉淀，不利于CO2的持续注入。另一方面会引起地层压力积累、咸水取代浅层水等问题。而近井周围地层压力的升高，使得上覆地层（盖层）产生破裂或断层重新活动，易诱发CO2的泄漏，降低了封闭安全系数；咸水取代浅层水会对原有的地下水***产生影响，可能导致地层深部的高盐卤水向 浅层水体迁移，引起浅层水体的污染。
发明内容
本发明提供了一种采用CO2驱替地层深部高盐卤水的方法，解决了上述背景技术中的不足，该方法采用CO2与卤水联合注采模式，可有效缓解CO2单纯注入过程中的压力严重积累和盐岩沉淀问题，逸出的CO2回注实现了零排放，收获经济和环保双重效益。
实现本发明上述目的所采用的技术方案为：
一种采用CO2驱替地层深部高盐卤水的方法，包括以下步骤：将捕集的CO2运输到开采地点，通过CO2压缩机将CO2压缩至超临界状态并采用注入泵将超临界CO2由注入井泵入到地层深部的高盐卤水层中，同时，在抽采井中抽采高盐卤水，采用分离装置将抽取的高盐卤水中的卤水与CO2进行分离，将分离出的卤水进行深度加工和提纯，将分离出的CO2通过CO2回注装置重复注入到CO2压缩机中，并进一步泵入到地层深部的高盐卤水层中循环驱替开采高盐卤水。
所述的将超临界CO2由注入井泵入到地层深部的高盐卤水层中的具体操作步骤为：首先以注入井和开采井同时作为观测井，监测高盐卤水层的压力值，若监测的压力值稳定，则泵入和抽采过程继续，所述超临界CO2以恒压方式泵入，注入压力为15MPa；若注入井处的压力增大，则减小超临界CO2的注入压力、增大高盐卤水的抽采压力；若注入井处压力降低，则增大超临界CO2的注入压力、减小高盐卤水的抽采压力。
所述的在抽采井中抽采高盐卤水的具体方法为：首先降低抽取出的高盐卤水的温度，然后检测高盐卤水中CO2的含量，采用分离装置将抽取的高盐卤水中的卤水与CO2进行分离。
当抽采井中抽采的高盐卤水中的CO2含量超过5%时，则停止抽采，并封闭该抽采井。
所述的抽采井设有N2个，N≥2，所述的抽采井分布呈方阵状，轴向上任意相邻的两抽采井之间的距离为7.5-8.5公里，相互之间均相邻的四个抽采井共同组成一正方形，每个正方形的中心处均设有一个注入井，注入井共设有M2个，M=N-1。
本发明与现有技术相比具有以下优点：1、本发明中通过合理的抽采井位控制和采水量控制释放储层压力，可有效缓解CO2单纯注入过程中的压力严重积累和盐岩沉淀问题，达到安全稳定封存的目的，实现地下空间的最大化利用。2、本发明采用边注CO2边抽卤水的模式，避免了高盐卤水取代浅层水，实现了卤水资源的清洁提取，抽采的高盐卤水可提取各种战略液体矿产资源，经济效益显著。3、随卤水开采逸出的CO2经分 离压缩后继续回注实现了零排放。4、本发明采用CO2作为驱替介质，避免了因水溶开采所造成的水资源浪费，卤水也不会被稀释，从而降低了整个***的能耗，节约生产成本，而将CO2封存于地下可以缓解全球气候变化，经济效益和环保效益均佳。
附图说明
图1为本发明中的抽采井与注入井的分布示意图；
图2为本发明所提供方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明做详细具体的说明，但是本发明的保护范围并不局限于以下实施例。
在进行开采前应该先进行打井，分别打出相应的抽采井和注入井，在本实施例中抽采井与注入井的分布如图1所示，抽采井设有N2个，N≥2，本实施例中N=3，因此设有9个抽采井，所述的抽采井分布呈方阵状，轴向上任意相邻的两抽采井之间的距离为7.5-8.5公里，在本实施例中距离为8公里。相互之间均相邻的四个抽采井共同组成一正方形，如图1所示，每个正方形的中心处均设有一个注入井，注入井共设有M2个，M=N-1，在本实施例中M=2，注入井共设有4个。
本实施例所提供的采用CO2驱替地层深部高盐卤水的方法的步骤如图2所示如下：
首先将捕集的CO2运输到开采地点，通过CO2压缩机将CO2压缩至超临界状态并采用注入泵将超临界CO2由注入井泵入到地层深部的高盐卤水层中。深部高盐卤水埋深为2.5km，盖层厚度≥30m。
所述的将超临界CO2由注入井泵入到地层深部的高盐卤水层中的具体操作步骤为：首先以注入井和开采井同时作为观测井，监测高盐卤水层的压力值，若监测的压力值稳定，则泵入和抽采过程继续，所述超临界CO2以恒压方式泵入，注入压力为15MPa；若注入井处的压力增大，则减小超临界CO2的注入压力、增大高盐卤水的抽采压力；若注入井处压力降低，则增大超临界CO2的注入压力、减小高盐卤水的抽采压力。
同时，在抽采井中抽采高盐卤水，首先降低抽取出的高盐卤水的温度，然后检测高盐卤水中CO2的含量，采用分离装置将抽取的高盐卤水中的卤水与CO2进行分离。所获得的高盐卤水的矿化度大于100g/L。
采用分离装置将抽取的高盐卤水中的卤水与CO2进行分离后，将分离出的卤水进行深度加工和提纯，将分离出的CO2通过CO2回注装置重复注入到CO2压缩机中，并进一步泵入到地层深部的高盐卤水层中循环驱替开采高盐卤水，实现了零排放。
当某一抽采井中抽采的高盐卤水中的CO2含量超过5%时，则停止抽采，并封闭该抽采井。并在该抽采井所位于的正方形中的下一抽采井处抽取卤水，依此类推。
本发明中采用CO2作为驱替介质，避免了因水溶开采所造成的水资源浪费，卤水也不会被稀释，从而降低了整个***的能耗，节约生产成本；采用边注CO2边抽卤水的模式，可有效缓解CO2单纯注入过程中的压力严重积累和盐岩沉淀问题，逸出的CO2回注实现了零排放，实现了卤水资源的清洁提取和地下空间最大化利用，将CO2封存于地下可以缓解全球气候变化，收获经济和环保的双重效益。

Claims (4)

1.一种采用CO2驱替地层深部高盐卤水的方法，其特征在于包括以下步骤：将捕集的CO2运输到开采地点，通过CO2压缩机将CO2压缩至超临界状态并采用注入泵将超临界CO2由注入井泵入到地层深部的高盐卤水层中，同时，在抽采井中抽采高盐卤水，采用分离装置将抽取的高盐卤水中的卤水与CO2进行分离，将分离出的卤水进行深度加工和提纯，将分离出的CO2通过CO2回注装置重复注入到CO2压缩机中，并进一步泵入到地层深部的高盐卤水层中循环驱替开采高盐卤水；
所述的将超临界CO2由注入井泵入到地层深部的高盐卤水层中的具体操作步骤为：首先以注入井和抽采井同时作为观测井，监测高盐卤水层的压力值，若监测的压力值稳定，则泵入和抽采过程继续，所述超临界CO2以恒压方式泵入，注入压力为15MPa；若注入井处的压力增大，则减小超临界CO2的注入压力、增大高盐卤水的抽采压力；若注入井处压力降低，则增大超临界CO2的注入压力、减小高盐卤水的抽采压力。
2.根据权利要求1所述的采用CO2驱替地层深部高盐卤水的方法，其特征在于：所述的在抽采井中抽采高盐卤水的具体方法为：首先降低抽取出的高盐卤水的温度，然后检测高盐卤水中CO2的含量，采用分离装置将抽取的高盐卤水中的卤水与CO2进行分离。
3.根据权利要求2所述的采用CO2驱替地层深部高盐卤水的方法，其特征在于：当抽采井中抽采的高盐卤水中的CO2含量超过5％时，则停止抽采，并封闭该抽采井。
4.根据权利要求1所述的采用CO2驱替地层深部高盐卤水的方法，其特征在于：所述的抽采井设有N2个，N≥2，所述的抽采井分布呈方阵状，轴向上任意相邻的两抽采井之间的距离为7.5-8.5公里，相互之间均相邻的四个抽采井共同组成一正方形，每个正方形的中心处均设有一个注入井，注入井共设有M2个，M＝N-1。
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