我国首个百万吨级碳捕集利用封存项目在山东投产
中国经济导报、中国发展网 李凯、苏航、记者尹明波报道 “吃”进二氧化碳、“吐”出石油，原油采收率可提高12个百分点以上——8月25日，全国首个百万吨级CCUS（二氧化碳捕集利用封存）项目——“齐鲁石化—胜利油田百万吨级CCUS项目”正式注气运行，配套齐鲁石化—胜利油田二氧化碳输送管道工程开工。项目建成后，将成为国内最大二氧化碳捕集利用封存全产业链示范基地，年可减排二氧化碳100万吨。
胜利油田丰15区块二氧化碳1站驱油、封存项目鸟瞰图。摄影：朱克民
高89-樊142地区二氧化碳驱油与封存示范工程位于山东淄博高青县境内，通过将齐鲁石化工业尾气中的二氧化碳提纯液化，运输至高89-樊142地区进行驱油与封存。该工程工区覆盖含油面积48平方千米、地质储量2562万吨，设计注气井73口，油井166口，吨气换油率0.28吨，提高采收率16.9%。地面配套建设15座无人值守注气注水站、2座油气处理站、1座伴生气回收站，伴随油井开采产生的含二氧化碳伴生气输至邻近区块回注实现循环驱油，以实现百万吨年注入能力，相当于植树近900万棵、近60万辆经济型轿车停开一年。据了解，项目于2021年10月开工建设，截至目前，73口注气井已全部作业完成；15座注入站已建成。
配套输送管道工程即齐鲁石化—胜利油田二氧化碳输送管道工程，是国内首条以二氧化碳为介质的长距离危险化学品输送管道。工程全线位于淄博、东营境内，起点为齐鲁石化首站，终点为胜利油田正里庄油田生产区，线路全长114.5公里，主干线80公里，支干线34.5公里，主管径DN300，设计压力12兆帕、输送能力170万吨/年。该工程于2022年4月先后完成可研批复、安全预评价、压覆矿产评价及防洪评价等手续和初步设计批复，同步推进二氧化碳增压泵等长周期设备采购和施工准备工作。目前，配套输送管道工程已开工建设，预计今年年底建成投产，届时将成为国际上首次实现二氧化碳长距离密相常温管输，对于保障CCUS全产业链示范基地建设、推进油气资源绿色低碳发展具有重要支撑作用。
“CCUS作为一项具有大规模二氧化碳减排潜力的新兴技术，对于增加石油产量、控制温室气体排放、实现化石能源清洁低碳利用等具有重要意义。”山东省能源局石油天然气处负责人介绍说，低渗油藏因孔隙细小，注不进水，采不出油，依靠天然能量开发采收率只能达到8%左右，90%以上的原油仍留存地下。而二氧化碳处于超临界状态时，密度近于液体，黏度近于气体，扩散系数为液体的100倍，有较大溶解能力，原油溶入二氧化碳，其流动性、流变性及油藏性质会得到有效改善，一次封存可达到60%—70%。二氧化碳地下封存通过三种方式：一是二氧化碳将油水驱替走，占据原油水空间；二是在高压条件下，二氧化碳在油水中通过溶解作用进行封存；三是二氧化碳与油藏中钙、镁离子发生化学反应，形成碳酸镁、碳酸钙，通过矿化作用封存。首个百万吨级二氧化碳捕集利用封存项目，经由齐鲁石化捕碳纯化，送达胜利油田进行驱油利用，提高原油采收率，并通过矿化作用将二氧化碳永久封存地下。
据了解，胜利油田自20世纪60年代开始二氧化碳驱油技术探索，经过多年研究攻关，逐步形成二氧化碳低成本捕集、安全管道输送、低温密闭注入、高效驱油与封存设计、集输处理与产出气循环利用，驱油与封存环境监测等六大覆盖CCUS全产业链、具备工业化推广的技术系列，研发了具有完全自主知识产权的国内“首台套”模块化、自动化、标准化高效低温密闭注入系列装备，积累了丰富的工程实践经验，实现技术引领，对国内上游CCUS业务发展起到了有力推动作用。
目前，在胜利油田3种油藏20个区块规模化推广CCUS项目，累计注入二氧化碳64万吨，封存超50万吨，增油10万余吨，实现中低渗透油藏类型全覆盖和新区老区全覆盖。按照计划，未来15年，CCUS项目可向胜利油田注入二氧化碳1000万吨，实现增油近300万吨。
“CCUS项目的关键核心技术就是二氧化碳全流程密闭注入，不让二氧化碳从系统跑出去。此前，由于技术装备受限，二氧化碳从运输到注入约有20%—30%的二氧化碳作为气态外排。这显然与经济和环保要求背道而驰。”谈起二氧化碳全流程密闭注入这一“独门绝技”，胜利油田相关负责人透露，从2020年开始聚力攻关全密闭液态高效注入技术，对泵进行改造，增设回流遇冷管路、高压气液分离装置，跟原油一起采出的二氧化碳气进行回收进入装置液化后再次注入，实现全密闭液态注入，解决了单泵对多井场景下的密闭注入、分压分注和精确计量难题。全密闭液态高效注入技术，全过程密闭是核心，计量是前提，要实现单泵对多井，计量是“卡脖子”技术。通过采集不同压力下的二氧化碳密度，制作出0到40兆帕压力下的密度图版，进行换算集成到体积流量计中，有效解决了这一难题。
在项目推进建设中，胜利油田按照“五化”建设标准编制了注入、集输、产出气回注等地面工程方案，建立了从油藏、井筒到环境的全方位监测体系，采出液实现全程密闭集输处理，确保“油不落地、气不上天、水不外排”。针对油井含水和工况不同，优化形成了油井防腐技术，有效降低井下腐蚀速率，解决了腐蚀难题；针对不同的气窜通道，研发形成相应的封堵技术体系。新制定30余项标准，形成具有胜利特色的技术标准体系，为CCUS建设提供技术标准范本。
据悉，“十四五”期间，山东将以胜利油田百万吨级CCUS重点实验室为平台，加快关键核心技术研发，在不同碳源低成本捕集、二氧化碳管道输送、地质封存利用和检测等方面强力攻关，到2025年，年注入二氧化碳能力达到300万吨，为全国CCUS项目提供技术支撑。
