在“雙碳”大背景下,二氧化碳捕集、利用與封存(CCUS)技術,是我國應對氣候變化、減少二氧化碳排放的關鍵技術之一。而在能源工業中,它不僅是實現“雙碳”目標的重要推手,更是保障能源安全的新晉“采油工”。
從1965年長慶油田首次碳酸水試注,到松遼盆地300萬噸CCUS示范工程建設,再到形成“四大六小”產業格局,作為“三桶油”之一的中國石油天然氣集團有限公司(簡稱中國石油)近60年來從零起步、不斷“碳”索,借助CCUS技術研發與產業實踐,觸摸能源產業綠色發展的時代脈搏 。
探索:率先明確發展CCUS產業
石油,是流淌在現代工業“血管”里的“黑色血液”,如何提高采收率(EOR)是油氣田開發永恒的主題之一。上世紀50年代,許多國家就開始把二氧化碳作為一種驅替溶劑進行研究。1965年,在室內實驗機理研究的基礎上,大慶油田首次進行小井距單井組碳酸水試注試驗,隨后吉林油田“接棒”,從1990年開始進行了一系列二氧化碳驅油實驗。
時間回溯到2006年,在中國香山舉行的香山科學會議上,業內專家結合我國國情,首次在碳捕集封存(CCS)中加入一個“U”,變“CCS”為“CCUS”,強調既要充分利用二氧化碳,還要實現有效埋存。雖然只多一個“U”,但無論對于二氧化碳的油藏利用(CCUS-EOR),還是未來的化工利用、生物利用,這都意義重大。
同期,吉林油田正面臨長嶺氣田高含二氧化碳氣藏規模開發的難題。因此,中國石油在當時率先提出含二氧化碳天然氣開發及二氧化碳驅油與埋存的理念,并利用大情字井區塊與長嶺氣田上下疊置的地理優勢,在吉林油田開展先導試驗。
在其后的十幾年中,吉林、大慶、長慶等CCUS油田試驗基地通過不斷探索實踐,發展出成套CCUS技術,實現了社會效益與經濟效益的雙贏。
攻關:構建自主CCUS技術體系
在確定了CCUS產業路線后的幾年,中國石油開展了一系列技術攻關。此時,中國CCUS發展水平與國際先進水平存在差距;此外,國內的油藏特點,也決定了二氧化碳驅油相關產業的發展無法照搬國外經驗。
2007年,中國石油啟動國家“973”計劃項目“溫室氣體提高石油采收率的資源化利用及地下埋存”。同年,大慶榆樹林油田在樹101區塊開展二氧化碳非混相驅油先導試驗,形成了二氧化碳泡沫壓裂、吞吐和氣舉等多項驅油技術。此后兩年,中國石油又接連承擔國家科技重大專項“含二氧化碳天然氣藏安全開發與二氧化碳利用技術”與國家“863”計劃項目“二氧化碳驅油提高石油采收率與封存關鍵技術研究”等重大科技項目。
而中國石油另一大CCUS產業探索的“前哨站”吉林油田,則于2009年承接了集團的重大專項“吉林油田二氧化碳驅油與埋存關鍵技術研究”,初步形成二氧化碳驅油優化設計和注采工程配套技術,為集團CCUS產業規?;峁┝思夹g儲備。
數十年踔厲奮發,中國石油自主研發了碳捕集與輸送、油藏工程、防腐、封存、監測、地面配套等關鍵技術,形成了涵蓋碳捕集、運輸、利用和埋存的CCUS全產業鏈技術體系,同時自主研發了CCUS全流程裝置和設備,系列核心裝備基本實現國產化,獲得授權專利百余項,CCUS技術整體達到國際先進水平。
示范:從“兩團火”到“滿天星”
2013年,一系列關于CCUS科技發展、實驗示范的相關政策紛紛出臺,中國CCUS產業頂層設計明顯加強。中國石油從大慶油田、吉林油田兩個CCUS先導示范區開始,逐漸推廣二氧化碳驅油模式,逐漸延伸出 “四大六小”的CCUS產業格局。
四大工程示范中,大慶油田開展了二氧化碳非混相驅工業化試驗,為集團公司推進重大科技專項實施與松遼盆地300萬噸CCUS示范工程建設奠定了堅實基礎;吉林油田通過自主研發,形成了可復制可推廣的二氧化碳捕集輸送、注入采出、集輸處理及循環注入全流程技術體系;長慶油田和新疆油田則利用產區周邊的煉化企業與煤化工企業作為碳源,實驗二氧化碳驅油項目。其中,新疆油田CCUS中心還被列入油氣行業氣候倡議組織(OGCI)全球五大CCUS中心之一。
6個先導試驗區中,冀東油田、大港油田、華北油田、南方勘探已成功進行了先導實驗;遼河油田將探索具有熱采稠油特色的源匯一體化新模式;吐哈油田則計劃建成兩期總產能超300萬噸/年的二氧化碳捕集與管輸一體化項目。
2020年“雙碳”目標提出后,依托技術和產業鏈優勢,中國石油編制完成《中國石油CCUS-EOR規劃部署》方案, CCUS產業化規?;側搿翱燔嚨馈薄?/p>
產業化:將CCUS納入重點布局
在碳中和目標下,CCUS已成為全球油氣行業發展共同的戰略性選擇。作為中國主要的油氣生產商和供應商之一,中國石油將CCUS示范工程作為綠色產業“五大工程”之一重點布局,以“雙碳”目標為引領,明確“清潔替代、戰略接替、綠色轉型”三步走總體部署,加快布局清潔生產和綠色發展。
據了解,從1965年在大慶油田長垣區塊開展井組規模試驗至今,中國石油11家油氣田已經開展17項CCUS重大開發試驗,二氧化碳年注入能力超百萬噸,已累計埋存二氧化碳超550萬噸,相當于植樹近5000萬棵,累計增油130萬噸。
“十四五”期間,中國石油不僅將規劃部署長慶油田與新疆油田兩個年注氣千萬噸級規模的CCUS工程,以及大慶油田等多個百萬噸級示范工程,還將加快推進CCUS規?;I應用專項工程建設,聚焦CCUS規劃目標和主要問題開展原創技術攻關,統籌內外部碳源,全面推進CCUS產業規模化發展。中國石油將力爭2025年CCUS年注二氧化碳達到500萬噸,產油量達到150萬噸,為推動“雙碳”目標實現做出更大貢獻。(靳雅潔)
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