油氣領(lǐng)域CCUS發(fā)展潛力待開(kāi)掘

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

最新數據顯示，全球CCUS發(fā)展已初具規模，全球每年捕獲與封存二氧化碳約4300萬(wàn)噸?，F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(jiǎn)稱(chēng)“CCUS-EOR”)為主，未來(lái)規劃以封存項目為主。

“油氣行業(yè)是CCUS產(chǎn)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(huì )上，中國工程院院士周守為如是評價(jià)。

實(shí)現規?；l(fā)展

2022年，國內首個(gè)百萬(wàn)噸級CCUS項目——“齊魯石化—勝利油田百萬(wàn)噸級CCUS項目”正式注氣運行。“這標志著(zhù)我國CCUS產(chǎn)業(yè)開(kāi)始進(jìn)入商業(yè)化運營(yíng)階段。”中國石油大學(xué)(北京)碳中和未來(lái)技術(shù)學(xué)院副院長(cháng)芮振華說(shuō)。

“齊魯石化—勝利油田百萬(wàn)噸級CCUS項目”是我國最大的碳捕集利用與封存全產(chǎn)業(yè)鏈示范基地。項目覆蓋石油地質(zhì)儲量2500余萬(wàn)噸，部署70余口注入井，預計15年累計注入1000余萬(wàn)噸，增油近300萬(wàn)噸，采收率提高12%以上。

7月11日，我國首條百萬(wàn)噸輸送規模、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(wàn)噸級CCUS項目”二氧化碳輸送管道正式投運，對推動(dòng)我國CCUS全產(chǎn)業(yè)鏈規?；l(fā)展具有里程碑意義。

值得一提的是，這是我國首次實(shí)現液體二氧化碳長(cháng)距離密相管輸。該管道每年可將170萬(wàn)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(jìn)行驅油封存，是“齊魯石化—勝利油田百萬(wàn)噸級CCUS項目”的重要一環(huán)。

二氧化碳管道運輸在運輸規模、成本和社會(huì )效益方面具有明顯優(yōu)勢，是實(shí)現陸上大規模、長(cháng)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，現有少量短距離、小規模、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(xué)發(fā)布的《我國CCUS運輸管網(wǎng)布局規劃與展望》報告指出，要實(shí)現碳中和目標，全國需建設總里程超過(guò)1.7萬(wàn)千米的二氧化碳運輸管道。

“包括管網(wǎng)系統的交叉風(fēng)險防控體系、管道失效風(fēng)險診斷與監控等。”在中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所研究員李小春看來(lái)，大規模長(cháng)輸管道安全保障方面的技術(shù)尚待突破。

與此同時(shí)，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(zhì)調查局發(fā)布的海域二氧化碳地質(zhì)封存潛力評價(jià)結果顯示，我國海域18個(gè)主要沉積盆地地殼穩定、分布廣、地層厚度大，二氧化碳地質(zhì)封存潛力達2.58萬(wàn)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(zhì)師兼研究總院黨委書(shū)記、董事長(cháng)、總經(jīng)理米立軍在會(huì )上指出，海上油氣面向新能源的發(fā)展與轉型既是時(shí)代發(fā)展的特征和要求，也是能源企業(yè)可持續發(fā)展的方向和路徑。

6月1日，我國首個(gè)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(zhù)我國已擁有海上二氧化碳捕集、處理、注入、封存和監測的全套技術(shù)和裝備體系，填補了我國海上二氧化碳封存技術(shù)的空白。

米立軍介紹，常規海洋油氣資源開(kāi)發(fā)時(shí)，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(shù)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(gè)“穹頂”式地質(zhì)構造，該種地質(zhì)構造仿佛一個(gè)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(cháng)期穩定地罩住二氧化碳。

“為了將二氧化碳安全長(cháng)效地回注、封存，我們的技術(shù)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(shí)現了諸多工程技術(shù)創(chuàng )新。”米立軍說(shuō)，恩平15-1平臺全開(kāi)采周期所產(chǎn)生的150萬(wàn)噸二氧化碳，絕大部分將注入海底“巨碗”，深埋其中，其減碳規模相當于植樹(shù)近1400萬(wàn)棵，或停駛近100萬(wàn)輛轎車(chē)。

挑戰與突破

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

談及CCUS-EOR的技術(shù)發(fā)展脈絡(luò )，與會(huì )專(zhuān)家表示，傳統CCUS-EOR技術(shù)以“最高采收率”為目標，CCUS-EOR協(xié)同技術(shù)以“減碳增產(chǎn)”為雙目標，封存驅動(dòng)型CCUS-EOR技術(shù)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(zhuān)利的主要來(lái)源國，中國具有后發(fā)優(yōu)勢，成為近幾年專(zhuān)利申請主要增長(cháng)力量。然而，我國CCUS技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展缺乏大規模的工業(yè)化示范和應用，基礎研究工作較為薄弱，存在挑戰。

“渤海灣、鄂爾多斯、準噶爾等油氣盆地是當前我國CCUS-EOR產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主戰場(chǎng)，CCUS-EOR發(fā)展大有可為。”芮振華呼吁，要注重CCUS產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng )新融合發(fā)展，加強CCUS領(lǐng)域創(chuàng )新團隊建設與人才培養。

對于未來(lái)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(shù)挑戰，以及標準體系、產(chǎn)業(yè)政策、商業(yè)生態(tài)模式等產(chǎn)業(yè)挑戰。

“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(zhù)重從理論研究到示范應用開(kāi)展全面技術(shù)攻關(guān)，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(jīng)在廣東惠州啟動(dòng)我國首個(gè)千萬(wàn)噸級CCUS項目，未來(lái)將捕集大亞灣地區排放的二氧化碳，通過(guò)管道、船舶等方式輸送到海上進(jìn)行封存。下一步，中國海油將繼續推動(dòng)前沿領(lǐng)域研究，聯(lián)合材料、裝備制造和海洋工程等多個(gè)領(lǐng)域，對二氧化碳源匯匹配、捕集、輸送、封存、監測、利用等開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)與工程示范，率先在南海東部海域打造出油氣資源綠色開(kāi)發(fā)和全空間資源開(kāi)發(fā)利用基地。

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