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邱爱慈:多渠道保障油气能源供应安全的思考 2019-12-09 14:54:36

摘要:西安交通大学电气工程学院院长、中国工程院院士邱爱慈女士在“能源技术创新与产业新生态”分论坛上作了《多渠道保障油气能源供应安全的思考》的主题分享。

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        能源新闻网讯 12月7日,由北京市人民政府和国务院发展研究中心共同主办的 2019全球能源转型高层论坛在北京未来科学城召开,来自国内外能源领域的700多名代表出席论坛。西安交通大学电气工程学院院长、中国工程院院士邱爱慈女士在“能源技术创新与产业新生态”分论坛上作了《多渠道保障油气能源供应安全的思考》的主题分享。
        以下为邱爱慈主题分享文字实录:
 
      邱爱慈:各位嘉宾下午好,我今天的题目是多渠道保障油气能源供应安全的思考。我首先讲一下背景。我国石油对外依赖度高达70%,进口来源比较集中,进口通道单一。多渠道寻求补充油气资源的手段和方法势在必行,我们认为有三个主要的渠道,从长远看提高非常规油气的采出程度是补充油气资源的主渠道。从直接快速看,提高已开油井的采出程度是补充油气资源的重要补充渠道。从寻找替代资源看,开发清洁高效的富油煤是补充油气资源的重要渠道。我们国家在863等国家项目的支持下,发展了以脉冲功率为基础的可控冲击波技术和设备,形成了三代可控冲击波技术。可控冲击波技术的是幅值、冲量可控,作业区域可控,重复次数可控,可精准控制作业位置和作业强度,较低强度,多次多点均衡作业。而且很节能。
        装备组成有三部分,通过电能转换成冲击波,要能量转换器,储存和推送结构。我们研发了一套脉冲波能源驱动五种不同的能量转换器。我们可控冲击波的技术装备,在非常规油气的运用情况,也是我们能源对外依赖度主要的手段。美国由于多年技术发展和积累,完成了页岩油和页岩气的开发能力,美国的油气工艺出现了第二个春天,彻底改变了美国的安全形势。明年美国可能会宣布能源独立。深刻改变全球能源供给格局,LNG出口正在重塑全球天然气贸易格局。水平井+体积压裂,经过改造以后,单井产量下降很快,同时我们再进行水力压裂二次改造的话,是存在很多问题的。所以缺少这种技术。
        我国非常规油气资源从页岩气、页岩油、致密气,储量是很丰富,但是埋深大,压力强,地表条件差,缺乏水资源,单井开发成本高。压裂投产工艺复杂,费用高。大量压裂液进入地层深部,污染储层。井筒复杂,气井后期作业难度大,从煤层气来讲,我国的资源很丰富,占全球资源量11.2%到13.7%,但是我们国内直井我们有1.8万口,经水力压裂措施后的煤层气井,其中有近万口是低产,甚至不产气的直井,期待新技术。煤矿瓦斯开发现状,目前采用的是密集钻孔,穿层钻孔抽采瓦斯。也需要新的技术。
        我们可控冲击波技术在非常规油气中的应用。我们可控冲击波技术在延长国家级陆相页岩气示范基地开展2口探井的现场试验,实施作业后产量分别提高了130%和300%。我们通过测量说明冲击波可以致裂油页岩。随着次数的增加,波出现变化,作用范围可以达到20米。
        下面讲一下可控冲击波在煤层气开发中的应用;放一个视频大家看一下;经过我们的作业效果可以提高到3000方。对于我们今后可控冲击波我们有几个设想,一个是可控冲击波的技术与水力压裂串联工作,再进行水力压裂,也可以同时负荷工作,更有利于降低成本。第二,可以用在水力压裂以后,很难进行二次压裂,我们用水力压裂孔二次作业。页岩油采用原位开采,用这种超临界的气体注入进去,更加容易开采。通过我们看到的矿井下面的作业情况,这是非常有效的。如果说这个技术进一步的发展,一旦突破了以后,将为我国非常规油气开发提供新的技术途径。
        提高已开油井采出程度是重要补充。我国的常规油气资源,到了2028年以前,我们储存是可以的,但是我们采出程度很低,我们累计采油69.5亿吨,采出程度17.4%,对天然气来讲,我们采出程度13.8%,老油井进一步提高它的产收率的话,发展的潜力是很大的。四大石油公司有30.9万口井,我按照2018年统计,我们总共的产油量是1.89亿吨,达到了我们2亿吨的标准,单产在全国来讲平均领先1.7吨,不算中海油的话,陆上的油田每天采油1.3吨,这些老井进入开发后期,低产低效井比例逐年升高。根据我们这样的情况,我们有上百口的油水井进行作业,注水有效率达到85%,综合油井和水井的效果,平均单井生产率可以提高到67%。按照这样一个实验的结果,我们预测一下,因为我们海油单井产量比较高,我们统计了中石油、中石化、延长石油这些油井,按照30、40、50%来看,对于我们延长石油单井可以提高50%,按照中石油和中石化的单井可以提高30%,这么预算的话,对于开采20%的油井年产可以达到800多万吨。对于30%的作业可以超过1000万吨,如果说我们的技术推广应用以后,每年增加的产量是非常客观的。对于降低我国石油对依赖度意义重大的。
        讲一下富油煤资源现状,焦油产率在7—12%的低煤阶煤炭资源,富油煤通过热解,每吨煤可以得到10%左右的油。资源量这块来说,富油煤资源丰富,仅陕西省资源总量就129亿吨,其中油的资源量可达12.9亿吨。利用现状比较低,常规的开采技术浪费严重,严重污染,常规煤制油技术,资源转化效率低。新技术富油煤高效提油新技术,引用CCSI的技术,以粉煤为原料,在9.5秒内获得15%的优质中低温煤焦油,CCSI技术在工程化层面同步实现了煤利用效率,能源转化效率和煤炭附加值的最大化。因为新的集油技术跟传统的有很大的优势,首先碳利用效率提高16.2%,投资回收年限减少5.95年。吨油生产成本下降约45%,CO2排放强度下降42%,吨油煤耗下降约30%。我们计划2020年以前,搞一个单系统的转化原煤100万吨,可以转化为油气45万吨,到2020年的时候,可以把原煤提高大每年160万吨的原煤,油气总当量可以达到每年75万吨。单系统的基础上,希望能够实现多系统的并联运行。希望能够在2027年的时候转化煤的原料达到每年3300万吨,油气总产量达到1500万吨。2030年以后,转化原料煤一亿吨一年以上,油气总产量可以达到5000万吨,可以造一个新的大庆。
        可控冲击波在富油煤中的作用是什么?可以破解多项难题,比如说弱化煤层、预裂顶煤、预裂夹矸等技术。煤的提油是加热以后在地下开采出来的,这个也需要用我们可控冲击波技术。最后讲一下结论;从上面来看,我们可控冲击波技术装备,在常规石油开采和煤层气开采中已经得到了成功应用,目前急需工程化的工程示范,如果尽快推广应用的话,有望在2025年前使常规原油生产达到1000万吨量级,煤层气可以生产300亿方。可控冲击波技术是CCSI富油煤提油技术的重要支撑,若能加大支持力度,进一步攻克工程化技术,实现工业化应用,可望在2030年建成并投产运行5000万吨一年的煤提油工程。可控冲击波技术在非常规油气开发中展示了诱人的前景,若能加大科研投入,从基础理论、关键技术和装备各方面加以突破,我们现在可冲击波设备只能用在20兆帕以下的井下环境,页岩油可能会达到50兆帕的环境,应该在这方面进行突破,从根本上改变我国油气供应的安全问题。
        感谢中石油的各位院士和研究员等。谢谢大家!
        注:本文系能源新闻网整理自邱爱慈在2019年全球能源转型高层论坛上演讲文字实录,未经本人审阅。