油氣領域CCUS發(fā)展?jié)摿Υ_掘

將捕集到的二氧化碳注入油氣藏，把地下油氣采出來，而二氧化碳滯留地下，在二氧化碳封存的同時達到提高油氣采收率的目的。此即為“雙碳”目標下風靡油氣行業(yè)的CCUS技術。

 

最新數據顯示，全球CCUS發(fā)展已初具規(guī)模，全球每年捕獲與封存二氧化碳約4300萬噸。現(xiàn)有CCUS項目仍以二氧化碳捕集、利用與埋存-提高原油采收率（以下簡稱“CCUS-EOR”）為主，未來規(guī)劃以封存項目為主。

 

“油氣行業(yè)是CCUS產業(yè)發(fā)展的主力軍。”日前，在中國海油新能源發(fā)展與轉型研討會上，中國工程院院士周守為如是評價。

 

實現(xiàn)規(guī)?；l(fā)展

 

2022年，國內首個百萬噸級CCUS項目——“齊魯石化—勝利油田百萬噸級CCUS項目”正式注氣運行。“這標志著我國CCUS產業(yè)開始進入商業(yè)化運營階段。”中國石油大學（北京）碳中和未來技術學院副院長芮振華說。

 

“齊魯石化—勝利油田百萬噸級CCUS項目”是我國最大的碳捕集利用與封存全產業(yè)鏈示范基地。項目覆蓋石油地質儲量2500余萬噸，部署70余口注入井，預計15年累計注入1000余萬噸，增油近300萬噸，采收率提高12%以上。

 

7月11日，我國首條百萬噸輸送規(guī)模、百千米輸送距離、百公斤輸送壓力的高壓常溫密相二氧化碳輸送管道工程——“齊魯石化—勝利油田百萬噸級CCUS項目”二氧化碳輸送管道正式投運，對推動我國CCUS全產業(yè)鏈規(guī)模化發(fā)展具有里程碑意義。

 

值得一提的是，這是我國首次實現(xiàn)液體二氧化碳長距離密相管輸。該管道每年可將170萬噸齊魯石化捕集的二氧化碳輸送到勝利油田的地下油藏進行驅油封存，是“齊魯石化—勝利油田百萬噸級CCUS項目”的重要一環(huán)。

 

二氧化碳管道運輸在運輸規(guī)模、成本和社會效益方面具有明顯優(yōu)勢，是實現(xiàn)陸上大規(guī)模、長距離、低成本運輸的首選。但是，目前我國二氧化碳管道運輸尚在起步階段，現(xiàn)有少量短距離、小規(guī)模、低壓力的二氧化碳輸送管道，運輸方式仍以低溫儲罐公路運輸為主。北京理工大學發(fā)布的《我國CCUS運輸管網布局規(guī)劃與展望》報告指出，要實現(xiàn)碳中和目標，全國需建設總里程超過1.7萬千米的二氧化碳運輸管道。

 

“包括管網系統(tǒng)的交叉風險防控體系、管道失效風險診斷與監(jiān)控等。”在中國科學院武漢巖土力學研究所研究員李小春看來，大規(guī)模長輸管道安全保障方面的技術尚待突破。

 

與此同時，順應全球能源行業(yè)低碳化發(fā)展大趨勢，海洋碳封存亦如火如荼。

 

中國地質調查局發(fā)布的海域二氧化碳地質封存潛力評價結果顯示，我國海域18個主要沉積盆地地殼穩(wěn)定、分布廣、地層厚度大，二氧化碳地質封存潛力達2.58萬億噸，足夠為數十年乃至數百年的排放提供封存空間。

 

中國海油副總地質師兼研究總院黨委書記、董事長、總經理米立軍在會上指出，海上油氣面向新能源的發(fā)展與轉型既是時代發(fā)展的特征和要求，也是能源企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的方向和路徑。

 

6月1日，我國首個海上二氧化碳封存示范工程項目在南海東部海域恩平15-1平臺正式投用，標志著我國已擁有海上二氧化碳捕集、處理、注入、封存和監(jiān)測的全套技術和裝備體系，填補了我國海上二氧化碳封存技術的空白。

 

米立軍介紹，常規(guī)海洋油氣資源開發(fā)時，伴生氣中二氧化碳的含量在20%—30%，恩平15-1油田伴生氣的二氧化碳含量更是高達95%。技術人員在距離恩平15-1平臺約3千米外、海床800米之下的巖層中找到一個“穹頂”式地質構造，該種地質構造仿佛一個倒扣在地底下的“巨碗”，不僅存儲量大，而且自然封閉性強，能夠長期穩(wěn)定地罩住二氧化碳。

 

“為了將二氧化碳安全長效地回注、封存，我們的技術團隊研制了首套復合材料二氧化碳分子篩脫水橇、適用于海洋高濕高鹽環(huán)境的首套超臨界大分子壓縮機，實現(xiàn)了諸多工程技術創(chuàng)新。”米立軍說，恩平15-1平臺全開采周期所產生的150萬噸二氧化碳，絕大部分將注入海底“巨碗”，深埋其中，其減碳規(guī)模相當于植樹近1400萬棵，或停駛近100萬輛轎車。

 

挑戰(zhàn)與突破

 

我國自20世紀60年代開始探索二氧化碳驅油技術，但因缺乏二氧化碳氣源等進展緩慢。2005年以來，隨著含二氧化碳天然氣藏開發(fā)、工藝進步及低滲透油藏提高采收率需求，CCUS-EOR技術駛入快車道，形成了比較完善的配套技術，礦場試驗效果顯著。

 

談及CCUS-EOR的技術發(fā)展脈絡，與會專家表示，傳統(tǒng)CCUS-EOR技術以“最高采收率”為目標，CCUS-EOR協(xié)同技術以“減碳增產”為雙目標，封存驅動型CCUS-EOR技術以“二氧化碳最大封存量”為主要目標。

 

芮振華介紹，歐美國家是全球CCUS專利的主要來源國，中國具有后發(fā)優(yōu)勢，成為近幾年專利申請主要增長力量。然而，我國CCUS技術及產業(yè)發(fā)展缺乏大規(guī)模的工業(yè)化示范和應用，基礎研究工作較為薄弱，存在挑戰(zhàn)。

 

“渤海灣、鄂爾多斯、準噶爾等油氣盆地是當前我國CCUS-EOR產業(yè)發(fā)展的主戰(zhàn)場，CCUS-EOR發(fā)展大有可為。”芮振華呼吁，要注重CCUS產學研協(xié)同創(chuàng)新融合發(fā)展，加強CCUS領域創(chuàng)新團隊建設與人才培養(yǎng)。

 

對于未來的發(fā)展趨勢，米立軍指出，CCUS存在碳捕集、源匯匹配、注采輸腐蝕控制、封存安全性、環(huán)境檢測核查等技術挑戰(zhàn)，以及標準體系、產業(yè)政策、商業(yè)生態(tài)模式等產業(yè)挑戰(zhàn)。

 

“近海的二氧化碳海洋封存具有封存源匯鄰近、源匯匹配余地大、封存安全性高等優(yōu)勢，應著重從理論研究到示范應用開展全面技術攻關，要加大人才體系建設，創(chuàng)新體制機制，激發(fā)創(chuàng)新活力。”米立軍強調。

 

據介紹，中國海油已經在廣東惠州啟動我國首個千萬噸級CCUS項目，未來將捕集大亞灣地區(qū)排放的二氧化碳，通過管道、船舶等方式輸送到海上進行封存。下一步，中國海油將繼續(xù)推動前沿領域研究，聯(lián)合材料、裝備制造和海洋工程等多個領域，對二氧化碳源匯匹配、捕集、輸送、封存、監(jiān)測、利用等開展技術攻關與工程示范，率先在南海東部海域打造出油氣資源綠色開發(fā)和全空間資源開發(fā)利用基地。

 

“二氧化碳水合物固化封存是一個全新的方向。我們正在研究一系列相關課題，也希望更多人參與進來。”展望未來，周守為認為如果這個目標達成，二氧化碳的封存量將呈幾何倍數增加，實現(xiàn)從0到1的重大突破。