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世界首个从陆地向海底倾斜挖掘的CCS试验

大规模的CCS(CO2回收和存储技术)项目已在美国等几个国家实施了。其中,很多是用于EOR(提高石油采收率)。虽然也有的是将CO2压入海底下深处盐水层,但都是采用管道将CO2输送到压入井的方式。因此,存储层为陆上时,就由陆上压入,存储层为海底下时,就由海上压入。而日本苫小牧市的实验项目在世界上首次进行了压入井从陆地向海底倾斜挖掘,将海底的深处盐水层作为CO2储藏层。在日本作为CO2主要排出源的火力发电厂和炼铁厂大部分都建在临海的地方,因此与笔直向下挖掘相比,采用这种方式具有储藏地选择灵活性大的优点,这也引起了全世界的关注。

在日本苫小牧市的压入井挖掘中使用了钻机吊索挖掘技术。其挖掘原理如下,在钻机吊索的顶端安装了钻头,钻头从安装了一系列管道的钻机中悬吊下去,然后用安装在钻机吊索最顶部的旋转装置对钻机吊索进行旋转,通过旋转进行挖掘。向钻头施加的推力可以利用钻机吊索自重产生的重力。

挖掘时,被加压的泥水作为挖掘流体从钻机吊索内部通过后,再从钻头的喷口喷出,然后从钻机吊索和溜井的缝隙中穿过返回到地上。挖掘泥水可以保护溜井和输出挖掘土。一旦挖掘到规定的深度,就把钻机吊索提升起来,然后插入井壁保护钢管。在固定井壁保护钢管后,用口径小的钻头再进行挖掘。井壁保护钢管用水泥进行固定。普通油井采用硅酸盐水泥(普通水泥)进行固定,但硅酸盐水泥会因CO2而急剧劣化,因此CCS要求采用特殊的耐CO2水泥。

另外,在对溜井进行倾斜挖掘时,采用了井下电机来输送泥水。挖掘时只对钻头部分进行旋转,并不是对整个钻机吊索进行旋转,由此可对溜井进行倾斜挖掘。

在挖掘时,利用泥水压力波来传输数据,利用该数据可以控制溜井的轨迹(溜井的倾斜和水平轨迹)。

当井壁保护钢管安装后,在井壁保护钢管内插入用于压入CO2用的小口径管道。从管道顶端压入的CO2会从开孔的套管向存储层渗透。

与CO2接触的井壁保护钢管、管道和套管必须使用抗CO2腐蚀的钢管。在苫小牧设备上分别使用了API(美国石油协会标准)的J55、L80/13Cr钢管和110-13Cr+5Ni+2Mo钢管。

另外,在井壁保护钢管和管道的缝隙中填充了挖掘泥水,取代了以往用NaCl和NaBr等不同比重调整的精制流体。

 
发布时间:2020/9/14 已被阅读689次

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