油气领域CCUS发展潜力待开掘

将捕集到的二氧化碳注入油气藏，把地下油气采出来，而二氧化碳滞留地下，在二氧化碳封存的同时达到提高油气采收率的目的。此即为“双碳”目标下风靡油气行业的CCUS技术。

最新数据显示，全球CCUS发展已初具规模，全球每年捕获与封存二氧化碳约4300万吨。现有CCUS项目仍以二氧化碳捕集、利用与埋存-提高原油采收率(以下简称“CCUS-EOR”)为主，未来规划以封存项目为主。

“油气行业是CCUS产业发展的主力军。”日前，在中国海油新能源发展与转型研讨会上，中国工程院院士周守为如是评价。

实现规模化发展

2022年，国内首个百万吨级CCUS项目——“齐鲁石化—胜利油田百万吨级CCUS项目”正式注气运行。“这标志着我国CCUS产业开始进入商业化运营阶段。”中国石油大学(北京)碳中和未来技术学院副院长芮振华说。

“齐鲁石化—胜利油田百万吨级CCUS项目”是我国最大的碳捕集利用与封存全产业链示范基地。项目覆盖石油地质储量2500余万吨，部署70余口注入井，预计15年累计注入1000余万吨，增油近300万吨，采收率提高12%以上。

7月11日，我国首条百万吨输送规模、百千米输送距离、百公斤输送压力的高压常温密相二氧化碳输送管道工程——“齐鲁石化—胜利油田百万吨级CCUS项目”二氧化碳输送管道正式投运，对推动我国CCUS全产业链规模化发展具有里程碑意义。

值得一提的是，这是我国首次实现液体二氧化碳长距离密相管输。该管道每年可将170万吨齐鲁石化捕集的二氧化碳输送到胜利油田的地下油藏进行驱油封存，是“齐鲁石化—胜利油田百万吨级CCUS项目”的重要一环。

二氧化碳管道运输在运输规模、成本和社会效益方面具有明显优势，是实现陆上大规模、长距离、低成本运输的首选。但是，目前我国二氧化碳管道运输尚在起步阶段，现有少量短距离、小规模、低压力的二氧化碳输送管道，运输方式仍以低温储罐公路运输为主。北京理工大学发布的《我国CCUS运输管网布局规划与展望》报告指出，要实现碳中和目标，全国需建设总里程超过1.7万千米的二氧化碳运输管道。

“包括管网系统的交叉风险防控体系、管道失效风险诊断与监控等。”在中国科学院武汉岩土力学研究所研究员李小春看来，大规模长输管道安全保障方面的技术尚待突破。

与此同时，顺应全球能源行业低碳化发展大趋势，海洋碳封存亦如火如荼。

中国地质调查局发布的海域二氧化碳地质封存潜力评价结果显示，我国海域18个主要沉积盆地地壳稳定、分布广、地层厚度大，二氧化碳地质封存潜力达2.58万亿吨，足够为数十年乃至数百年的排放提供封存空间。

中国海油副总地质师兼研究总院党委书记、董事长、总经理米立军在会上指出，海上油气面向新能源的发展与转型既是时代发展的特征和要求，也是能源企业可持续发展的方向和路径。

6月1日，我国首个海上二氧化碳封存示范工程项目在南海东部海域恩平15-1平台正式投用，标志着我国已拥有海上二氧化碳捕集、处理、注入、封存和监测的全套技术和装备体系，填补了我国海上二氧化碳封存技术的空白。

米立军介绍，常规海洋油气资源开发时，伴生气中二氧化碳的含量在20%—30%，恩平15-1油田伴生气的二氧化碳含量更是高达95%。技术人员在距离恩平15-1平台约3千米外、海床800米之下的岩层中找到一个“穹顶”式地质构造，该种地质构造仿佛一个倒扣在地底下的“巨碗”，不仅存储量大，而且自然封闭性强，能够长期稳定地罩住二氧化碳。

“为了将二氧化碳安全长效地回注、封存，我们的技术团队研制了首套复合材料二氧化碳分子筛脱水橇、适用于海洋高湿高盐环境的首套超临界大分子压缩机，实现了诸多工程技术创新。”米立军说，恩平15-1平台全开采周期所产生的150万吨二氧化碳，绝大部分将注入海底“巨碗”，深埋其中，其减碳规模相当于植树近1400万棵，或停驶近100万辆轿车。

挑战与突破

我国自20世纪60年代开始探索二氧化碳驱油技术，但因缺乏二氧化碳气源等进展缓慢。2005年以来，随着含二氧化碳天然气藏开发、工艺进步及低渗透油藏提高采收率需求，CCUS-EOR技术驶入快车道，形成了比较完善的配套技术，矿场试验效果显著。

谈及CCUS-EOR的技术发展脉络，与会专家表示，传统CCUS-EOR技术以“最高采收率”为目标，CCUS-EOR协同技术以“减碳增产”为双目标，封存驱动型CCUS-EOR技术以“二氧化碳最大封存量”为主要目标。

芮振华介绍，欧美国家是全球CCUS专利的主要来源国，中国具有后发优势，成为近几年专利申请主要增长力量。然而，我国CCUS技术及产业发展缺乏大规模的工业化示范和应用，基础研究工作较为薄弱，存在挑战。

“渤海湾、鄂尔多斯、准噶尔等油气盆地是当前我国CCUS-EOR产业发展的主战场，CCUS-EOR发展大有可为。”芮振华呼吁，要注重CCUS产学研协同创新融合发展，加强CCUS领域创新团队建设与人才培养。

对于未来的发展趋势，米立军指出，CCUS存在碳捕集、源汇匹配、注采输腐蚀控制、封存安全性、环境检测核查等技术挑战，以及标准体系、产业政策、商业生态模式等产业挑战。

“近海的二氧化碳海洋封存具有封存源汇邻近、源汇匹配余地大、封存安全性高等优势，应着重从理论研究到示范应用开展全面技术攻关，要加大人才体系建设，创新体制机制，激发创新活力。”米立军强调。

据介绍，中国海油已经在广东惠州启动我国首个千万吨级CCUS项目，未来将捕集大亚湾地区排放的二氧化碳，通过管道、船舶等方式输送到海上进行封存。下一步，中国海油将继续推动前沿领域研究，联合材料、装备制造和海洋工程等多个领域，对二氧化碳源汇匹配、捕集、输送、封存、监测、利用等开展技术攻关与工程示范，率先在南海东部海域打造出油气资源绿色开发和全空间资源开发利用基地。

“二氧化碳水合物固化封存是一个全新的方向。我们正在研究一系列相关课题，也希望更多人参与进来。”展望未来，周守为认为如果这个目标达成，二氧化碳的封存量将呈几何倍数增加，实现从0到1的重大突破。