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“碳中和”CCUS 稳站 C 位

来源:英亚体育手机app下载 作者:英亚体育app下载 2022-10-01 07:51:27

  中国石油宣布,“十四五”期间,将开展吉林、大庆、长庆、新疆四家油田的二氧化碳驱油规模示范,启动辽河、冀东、大港、华北、吐哈、南方六家油田的二氧化碳驱油与埋存先导试验,力争“十四五”末年二氧化碳注入规模超过1000万吨。

  与此同时,中国石化宣布将在“十四五”实现CCUS产业化发展,中国海油宣布启动“十四五”重大科研项目CCUS专项,延长石油拟建500万吨/年CCUS工程……

  站在“双碳”的风口,一系列雄心勃勃的CCUS计划,既展示了参与者的决心,也反映了他们的信心。而建立这种决心和信心的基础,是经年的探索积累,是科研技术能力和水平日益提升,是试点示范项目规模不断壮大……

  “我国首个百万吨级CCUS项目——齐鲁石化—胜利油田CCUS项目全面建成中交……”

  事实上,无论在国际还是国内CCUS都早已不是新鲜事了。早在1963年,大庆油田率先开展了二氧化碳驱油实验研究。此后,相关研究实践从未间断。

  “我国CCUS发展经历过波折。‘十二五’是一个快速增长期。但因为链条长、成本高,‘十三五’呈现萎缩的状态,CCUS项目明显减少。”中国石油大学(北京)碳捕集利用与封存研究中心执行主任彭勃教授指出。

  CCUS的定位和作用愈加凸显,涌现了一大批与CCUS相关的吸睛新闻——

  2021年9月,华能集团甘肃陇东能源公司规划建设150万吨/年CCUS项目,并获得庆阳市能源局投资项目备案。

  2021年12月,中国石化华东石油局液碳公司20万吨煤制氢尾气捕集项目正式投产运行。目前,中国石化低分压CO2捕集技术每年捕集20余万吨CO2,实施的CO2驱油项目达到36个。

  2022年1月,通源石油与新疆库车市人民政府签署投资合作协议,拟在库车分三期投资建设百万吨CCUS项目,总投资规模约10亿元。

  2月,中国石油召开CCUS工作推进会,提出组织推动300万吨/年CCUS规模化应用示范工程建设,制定碳输管网整体规划。目前,中国石油已有10家油气田开展了11项CCUS重大开发试验。

  3月,广汇能源宣布,在新疆哈密规划的300万吨/年CCUS项目已正式开工建设,首期建设10万吨/年示范项目。

  6月27日,中国海油与合作伙伴签署大亚湾区CCS/CCUS集群项目谅解备忘录。这是中国首个海上规模化CCS/CCUS集群研究项目。

  根据生态环境部环境规划院发布的《中国二氧化碳捕集利用与封存年度报告(2021)》,截至2020年底,我国已投运或建设中的CCUS示范项目约40个,遍布19个省份。如若加上2021—2022年公布的新项目信息,我国CCUS项目数量远不是这个数字。

  “从各种项目来看,CCUS已经从单纯由石油开采行业的驱动变成了受碳减排的驱动。虽然涉及的行业以石油、煤化工、电力为主,但已经囊括了燃煤电厂、钢铁、水泥、化工生产、垃圾发电、制氢等多种碳源,利用途径除了驱油之外有了更多选项。”彭勃指出。

  值得注意的是,CCUS项目中开始频频出现地方政府和民营企业的身影。可见“双碳”压力下,各方对CCUS的重视程度和参与程度明显提升。

  西北望,位于鄂尔多斯盆地的长庆油田黄3区二氧化碳驱综合试验站,8个库容50立方米的液态CO2储罐在阳光的照耀下熠熠生辉。

  在这里,注入泵、采出液处理装置等同时运作,每小时能将3.75吨CO2稳定注入地层。而在2014年立项之时,这里还是一片荒凉之地。

  经历2017年“3注19采”的试注,到2018年“9注37采”的先导性试验整体注入,再到2021年建成拥有10万吨/年注入能力的综合试验站、建成国家级CCUS示范工程,长庆油田CCUS项目经历了从无到有、从小到大的发展历程。

  “经过多年研究,长庆油田已具备CCUS工业化推广条件。2021年底,编制完成了CCUS中长期规划,姬塬油田长8超低渗油藏百万吨CCUS工业化方案已通过审查。”长庆油田首席专家高春宁介绍说。

  2013年,李猛大学毕业。一来到吉林油田,他就开始参与CCUS相关工作。

  彼时,吉林油田正在大情字井油田黑46区块开展CO2气驱扩大试验。现如今,吉林油田已建成5个CO2驱油与埋存示范区,CO2埋存能力35万吨/年。

  “我们的EOR(二氧化碳驱油)项目,是全球正在运行的21个大型CCUS项目中唯一个中国项目,也是亚洲最大的EOR项目,已累计已注入CO2超过225万吨。”李猛为此深感自豪。

  正在建设中的国家能源集团国华锦界电厂15万吨/年燃烧后CO2捕集与封存全流程示范项目,建成后将成为中国最大的燃煤电厂CCUS示范项目;大连长兴岛电厂10万吨级燃煤燃机CCUS创新示范项目,建成后将填补国内万吨级燃机碳捕集装置的空白;即将全面建成投注的中国石化齐鲁石化—胜利油田CCUS项目,是我国首个百万吨级CCUS项目;中国石油将启动松辽盆地300万吨CCUS重大示范工程……

  《中国二氧化碳捕集利用与封存年度报告(2021)》数据显示,截至2020年底,中国CO2捕集能力达300万吨/年,13个涉及电厂和水泥厂的纯捕集示范项目总体CO2捕集规模达85.65万吨/年,11个CO2地质利用与封存项目规模达182.1万吨/年,其中EOR的CO2利用规模约为154万吨/年。

  “虽然我国多以石油、煤化工、电力行业小规模的捕集驱油示范为主,但目前毫无疑问已具备了大规模捕集利用与封存CO2的工程能力。”彭勃指出,“‘十四五’末将达到2000万~2500万吨的CO2封存规模,由此而来的规模效益将日益显现。”

  从CCUS项目多点开花,到封存规模不断扩大,始终离不开一个关键支撑——技术。

  “部分技术已经具备商业化应用潜力。”中国石化集团公司高级专家陈军表示。

  在捕集端,我国已形成针对不同浓度排放源的捕集技术,燃烧后捕集技术、燃烧前捕集技术、富氧燃烧技术,发展渐趋成熟,在煤电、石化、水泥、钢铁等行业开展了大量示范应用。特别是燃烧后捕集技术,目前已经处于商业应用阶段。

  在输送端,我国以陆路低温储罐运输为主,在长距离、高压、低温和超临界CO2运输方面的研究方面取得了一些成果,罐车运输和船舶运输技术已达到商业应用阶段。管道输送处于中试阶段,已有3条CO2气相输送管道,最大输量为50万吨/年,输送距离为52千米。

  “利用与封存方面,目前我国化工和生物利用的CO2数量较少。驱油利用是目前最主要的CO2利用方式,技术已经成熟,而且油气藏封存是最经济可行的封存模式。石油企业成为了CCUS技术探索的主力军。”陈军说。

  吉林油田针对CO2驱油与埋存关键技术问题开展一体化攻关,创新形成了精雕细刻的油藏模式、精益求精的注采模式、精打细算的地面模式、精准高效的防腐模式、精心管控的生产模式。

  “吉林油田建成的五类CCUS示范区实现了一次可埋存206万吨CO2,动态埋存率91.6%,通过循环回注实现CO2全部埋存。”吉林油田二氧化碳开发公司技术研究中心副主任刘一唯说。

  长庆油田通过深化基础研究和矿场试验,在超低渗、低压、微裂缝、高矿化度油藏CO2混相驱五个方面开展技术创新,形成混相驱评价技术等6项关键技术,为CCUS工业化提供了技术支撑。

  “值得一提的是,通过创新研发膜过滤、变压吸附等装置,长庆油田在CCUS过程中实现了伴生气的循环利用与采出流体的集输处理,真正做到了全封闭、全埋存、零排放。”长庆油田勘探开发研究院提高采收率研究所副所长范伟说。

  6月15日,中国海油宣布,在我国乃至亚洲范围内都属首次的CO2封存示范工程设备建造全部完成,预计每年可封存CO230万吨。

  第一个吃螃蟹。中国海油联合国内厂家集中攻关,研制了适用于海洋高湿高盐环境的首套超临界大分子压缩机和首套复合材料CO2分子筛脱水橇,形成了海上CO2捕集、回注、封存工程技术体系、成套装备及管理经验。

  “示范工程实现了海上二氧化碳封存关键设备的全面国产化,将为未来推动‘岸碳入海’做好技术储备。”中海油深圳分公司深水工程建设中心总经理刘华祥说。

  “把我国和全球CCUS技术成熟度做下对比,就会发现目前基本上旗鼓相当。而由于我国陆相沉积小断块的特性,一些技术有我们的特色。主要差别在于国外在CCS/CCUS运行时间更长,规模更大。”彭勃指出。

  对比国外目前已经实施的CCUS项目,例如加拿大边界坝项目的CO2捕集与驱油封存能力已达到100万吨/年,而我国正在运行的单体最大的CO2驱油与封存项目——吉林油田EOR示范项目,年CO2注入量为35万吨。这其中的差距一目了然。

  中国工程院预测,2060年我国一次能源消费量为55.7亿吨标煤。其中,化石能源消费占比仍有26.8%,将产生27.1亿吨CO2排放。通过森林、草原、湿地等碳汇,可抵消16亿~19亿吨,但仍有10亿吨左右的减排缺口。

  《中国二氧化碳捕集利用与封存年度报告(2021)》显示,碳中和目标下,中国CCUS减排需求,2030年为0.2亿~4.08亿吨,2050年为6亿~14.5亿吨,2060年为10亿~18.2亿吨。

  碳减排需要CCUS保障我国能源安全。保障石油供应安全,同样需要CCUS。

  “因为我国油气资源禀赋比较差。全球30%的低渗透油藏在中国,中国2/3新发现油藏是低渗透油藏。二氧化碳的特殊性质,恰好适合低渗透油藏的开发。二氧化碳驱油与封存,对我国油气资源开发是一种保证。”陈军表示。

  准噶尔盆地是新疆油田勘探开发的主战场。数据显示,新疆油田近十年新发现的资源中,低渗透储量占总探明的90%。低渗透油藏水驱开发效益差,采收率指标比较低。而CCUS为新疆油田攻克这一难关提供了突破口。

  据最新测算,新疆油田适宜开展CO2驱油的地质储量达10亿余吨。其中,适合CO2混相驱的地质储量近5亿吨,占中国石油可混相油藏地质储量近40%。通过CO2驱油,新疆油田将增加可采储量近2亿吨。

  “长庆油田侏罗系低渗透油藏普遍发育边底水,体积庞大的含盐水层为CCUS提供了绝佳的发展土壤。它既可以实现碳封存,又可以带来驱油的额外收获。”高春宁说。

  黄3区CO2驱油已经实现单井产量由0.76吨提高到1.07吨,综合含水率下降14.4%,提高采收率效果显著。目前,长庆油田已经将CCUS列为提高采收率的重点攻关技术,并将其视为未来替代水驱的技术。

  据不完全统计,我国约有130亿吨石油地质储量适合二氧化碳驱,可增采原油19.2亿吨。

  “根据碳排放源和碳汇匹配情况,渤海湾盆地、松辽盆地、鄂尔多斯盆地、准噶尔和塔里木盆地以及四川盆地,是我国尤为具有CCUS发展优势与潜力的地区。近海的盆地也为长三角和大湾区的二氧化碳封存提供了潜在机会。”彭勃指出。

  高春宁表示,长庆油田CCUS油藏地质资源潜力大、源汇匹配度高、CCUS技术配套成熟。在中国石油集团公司的总体协调下,长庆油田愿和地方政府及碳排放企业密切合作,联手推进CCUS项目。

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