作為能源大省，CCUS（二氧化碳捕集、利用與封存）技術(shù)在陜西經(jīng)歷了從無到有、從小到大的發(fā)展歷程，這背后是陜西科研技術(shù)能力和水平的不斷提升。目前，陜西擁有全國(guó)唯一的碳捕集利用與封存工程技術(shù)研究中心。

8月中旬召開的第六屆絲博會(huì)上，綠色產(chǎn)業(yè)館中展示的延長(zhǎng)石油CCUS（二氧化碳捕集、利用與封存）技術(shù)吸引了眾多客商的關(guān)注。絲博會(huì)剛閉幕，來自歐洲某企業(yè)集團(tuán)的代表便主動(dòng)聯(lián)系延長(zhǎng)石油欲尋求進(jìn)一步合作。

CCUS是指將二氧化碳從工業(yè)過程、能源利用或大氣中分離捕捉，再加以利用或注入地層的過程。這項(xiàng)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)就是將會(huì)使地球溫度升高的二氧化碳捕捉住，所以CCUS又被形象地稱為“碳捕手”。

陜西的CCUS技術(shù)進(jìn)展如何？記者近日進(jìn)行了采訪。

攻克成本高難題

推動(dòng)CCUS規(guī)模化商業(yè)化應(yīng)用

延長(zhǎng)石油建成投產(chǎn)榆林煤化公司30萬噸/年二氧化碳捕集項(xiàng)目，將二氧化碳捕集成本降低為105元/噸，是目前國(guó)內(nèi)煤化工行業(yè)二氧化碳捕集成本相對(duì)較低的一套裝置。

作為一項(xiàng)綠色低碳技術(shù)，CCUS技術(shù)被公認(rèn)為目前化石能源實(shí)現(xiàn)低碳化利用的最有效技術(shù)之一。延長(zhǎng)石油是國(guó)內(nèi)較早開展CCUS技術(shù)研究試驗(yàn)的能源企業(yè)，今年6月30日，其榆林煤化公司30萬噸/年二氧化碳捕集項(xiàng)目建成投產(chǎn)，很快便引發(fā)了國(guó)內(nèi)外行業(yè)領(lǐng)域的極大關(guān)注。項(xiàng)目如期成功投產(chǎn)，標(biāo)志著延長(zhǎng)石油CCUS技術(shù)已從先導(dǎo)性試驗(yàn)邁入工業(yè)化示范放大新階段。

早在十年前，延長(zhǎng)石油就開始進(jìn)行CCUS技術(shù)研究。

“目前工業(yè)領(lǐng)域的二氧化碳捕捉主要是通過吸收、吸附、低溫分餾等方式，將不同排放源的二氧化碳進(jìn)行分離收集，原理不算太復(fù)雜。” 延長(zhǎng)石油研究院副總工程師、CCUS研究中心負(fù)責(zé)人梁全勝說，“難的是降低捕捉成本，形成商業(yè)化模式，而這正是延長(zhǎng)石油這些年研究的重點(diǎn)之一。”

捕捉二氧化碳的原理能輕松掌握，然而很多工業(yè)企業(yè)對(duì)應(yīng)用CCUS技術(shù)卻“望而卻步”。《中國(guó)二氧化碳捕集利用與封存（CCUS）年度報(bào)告（2021）》指出，目前我國(guó)CCUS整體還處于工業(yè)示范階段，而影響其大規(guī)模、商業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵因素之一就是成本高。

十年間，圍繞低成本二氧化碳捕集、二氧化碳驅(qū)油提高采收率等方面，延長(zhǎng)石油投入大量人力、物力、財(cái)力，聯(lián)合高校及科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行技術(shù)研究，先后承擔(dān)國(guó)家科技支撐計(jì)劃、863計(jì)劃、973計(jì)劃、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃及中美國(guó)際合作等重大科研攻關(guān)項(xiàng)目10余項(xiàng)，并根據(jù)煤化工項(xiàng)目裝置對(duì)二氧化碳捕集裝置進(jìn)行優(yōu)化改造。

兩個(gè)多月前建成投產(chǎn)的榆林煤化公司30萬噸/年二氧化碳捕集項(xiàng)目，二氧化碳捕集成本降低為105元/噸。“這是目前國(guó)內(nèi)煤化工行業(yè)二氧化碳捕集成本相對(duì)較低的一套裝置。”延長(zhǎng)石油榆林煤化有限公司總經(jīng)理馮成海說，“這對(duì)促進(jìn)我國(guó)CCUS技術(shù)規(guī)模化、商業(yè)化應(yīng)用具有重要意義。”

8月20日下午，馮成海前腳送走30萬噸/年二氧化碳捕集項(xiàng)目的參觀者，后腳又跟著一輛槽車進(jìn)入生產(chǎn)裝置區(qū)。他停在圓球形的二氧化碳存儲(chǔ)罐前，此時(shí)，正在運(yùn)轉(zhuǎn)的二氧化碳捕集裝置發(fā)出轟鳴聲，操作工人操作設(shè)備，如加油一般將罐中的液態(tài)二氧化碳裝進(jìn)槽車。

“我們捕捉的二氧化碳將通過槽車被送到下游的采油廠，用于驅(qū)油。”馮成海說，“這個(gè)項(xiàng)目的建成投產(chǎn)不僅實(shí)現(xiàn)了低成本捕捉二氧化碳，而且讓捕捉的二氧化碳實(shí)現(xiàn)資源化利用，實(shí)現(xiàn)制造業(yè)與采掘業(yè)協(xié)同耦合發(fā)展。”

注氣驅(qū)油替代注水驅(qū)油

可使延長(zhǎng)石油千萬噸油田多產(chǎn)10年左右

相較于注水驅(qū)油，二氧化碳注入工藝較簡(jiǎn)單，而且能降低原油的黏度，使其流動(dòng)性更強(qiáng)。注入二氧化碳驅(qū)油可使單井產(chǎn)量提高50%，原油采收率較水驅(qū)提高8個(gè)百分點(diǎn)以上。

自榆林煤化公司30萬噸/年二氧化碳捕集項(xiàng)目投產(chǎn)以來，每天約有240噸捕集來的二氧化碳被運(yùn)送到100多公里外，延長(zhǎng)石油在安塞、吳起兩地的采油廠。在這里，延長(zhǎng)石油已建成二氧化碳驅(qū)油與封存先導(dǎo)示范項(xiàng)目，二氧化碳經(jīng)注氣泵加壓后，從站點(diǎn)被輸送至注氣井場(chǎng)，再通過注氣井口被注入地下油層。

“我們廠建成的化38＃注氣站涵蓋21口注氣井，對(duì)應(yīng)89口采油井，一年約有10萬噸二氧化碳被注入地下。”延長(zhǎng)石油杏子川采油廠廠長(zhǎng)劉雪峰說。

相較于注水驅(qū)油，二氧化碳注入工藝較簡(jiǎn)單，而且能降低原油的黏度，使其流動(dòng)性更強(qiáng)，從而將藏在巖層縫隙的原油“驅(qū)趕”出來。“注入二氧化碳驅(qū)油，單井產(chǎn)量可提高50%，原油采收率較水驅(qū)提高8個(gè)百分點(diǎn)以上。”劉雪峰說。

據(jù)了解，延長(zhǎng)石油探明約有一半石油地質(zhì)儲(chǔ)量適合采用二氧化碳驅(qū)油技術(shù)。按照可提高的原油采收率測(cè)算，注入二氧化碳驅(qū)油可使延長(zhǎng)石油千萬噸油田多生產(chǎn)10年左右。

“增油”的同時(shí)也在節(jié)水。陜北地區(qū)水資源短缺，延長(zhǎng)石油所屬油田都分布在陜北地區(qū)，按照現(xiàn)有注水采油區(qū)域的生產(chǎn)情況測(cè)算，每生產(chǎn)1噸原油需注水6.6立方米。2021年，延長(zhǎng)石油下屬油田的總注水量為4782萬立方米，如果后續(xù)能夠?qū)崿F(xiàn)注氣驅(qū)油替代注水驅(qū)油，每年可節(jié)約水資源50%以上，相當(dāng)于9500個(gè)標(biāo)準(zhǔn)泳池的蓄水量。

目前，延長(zhǎng)石油已建成安塞化子坪10萬噸/年二氧化碳驅(qū)油及封存示范工程和靖邊喬家洼、吳起油溝5萬噸/年先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)。化子坪二期26萬噸/年二氧化碳驅(qū)油及封存項(xiàng)目正在進(jìn)行初步設(shè)計(jì)評(píng)審，計(jì)劃今年內(nèi)開工建設(shè)。

被注入地下用于驅(qū)油的二氧化碳，是留在地層中還是又回到空氣中？

“用于驅(qū)油的二氧化碳大部分會(huì)埋存在地層深處，還有一小部分會(huì)隨著原油一起采出。我們通過研發(fā)的循環(huán)利用系統(tǒng)把隨原油采出的二氧化碳注入地下進(jìn)行循環(huán)使用。但這不是我們的終極目標(biāo)。”梁全勝說，“地下封存，是CCUS實(shí)現(xiàn)深度減排二氧化碳的主要路徑。我們團(tuán)隊(duì)正在加大科研攻關(guān)力度，未來要讓注入地下驅(qū)油的二氧化碳盡可能多地埋存在地層里實(shí)現(xiàn)永久封存。”

如按照一棵樹一年可以吸收18.3千克二氧化碳計(jì)算，每封存100萬噸二氧化碳，相當(dāng)于植樹5000多萬棵。按照二氧化碳靜態(tài)封存潛力計(jì)算模型測(cè)算，延長(zhǎng)石油僅油田的二氧化碳理論封存量可達(dá)8.84億噸 。

陜西CCUS示范項(xiàng)目全國(guó)最多

在產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新鏈方面具備最好的CCUS實(shí)施條件

陜北地區(qū)高度集中了全省的碳排放源，源匯匹配度高，可以最大化降低封存成本，是中國(guó)CCUS示范項(xiàng)目最多、最具有國(guó)際影響力的地區(qū)。

有需求就有市場(chǎng)，有市場(chǎng)就有發(fā)展。“建成500萬噸/年CCUS項(xiàng)目”是延長(zhǎng)石油給自己設(shè)定的新目標(biāo)。

“我們已編制完成500萬噸/年CCUS項(xiàng)目總體規(guī)劃，計(jì)劃一期實(shí)施240萬噸，‘十四五’末建成百萬噸CCUS工業(yè)示范。”延長(zhǎng)石油CCUS項(xiàng)目技術(shù)帶頭人、總地質(zhì)師王香增說，“陜北地區(qū)分布著延長(zhǎng)13個(gè)低滲致密油田，距煤化工園區(qū)運(yùn)輸距離約200公里。我們連接二氧化碳排放和利用‘兩端’，進(jìn)行CCUS一體化項(xiàng)目建設(shè)，打造從二氧化碳捕捉到驅(qū)油利用再到地下封存的完整產(chǎn)業(yè)鏈條。”

目前，延長(zhǎng)石油已建成30萬噸/年煤化工二氧化碳捕集裝置和15萬噸/年二氧化碳驅(qū)油與封存工程示范，CCUS一體化關(guān)鍵技術(shù)成果經(jīng)中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)組織10位院士專家鑒定，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，其中多項(xiàng)技術(shù)國(guó)際領(lǐng)先。

站在“雙碳”風(fēng)口，延長(zhǎng)石油正在加緊謀劃布局一系列CCUS相關(guān)技術(shù)攻關(guān)和項(xiàng)目建設(shè)，聚焦“二氧化碳驅(qū)油封存的安全性”問題，在延長(zhǎng)石油安塞化子坪油區(qū)建成10萬噸/年二氧化碳驅(qū)油封存安全監(jiān)測(cè)示范工程，針對(duì)地表水流向、黃土塬地表及河谷階地差異等因素，點(diǎn)面結(jié)合，全方位監(jiān)測(cè)二氧化碳驅(qū)油封存的安全性……

作為能源大省，CCUS技術(shù)在陜西經(jīng)歷了從無到有、從小到大的發(fā)展歷程，這背后是陜西科研技術(shù)能力和水平的不斷提升。

“陜西擁有全國(guó)唯一的碳捕集利用與封存工程技術(shù)研究中心，有延長(zhǎng)石油和中石油長(zhǎng)慶油田兩大油田公司，同時(shí)陜西是全國(guó)最大的化石能源產(chǎn)地，在地質(zhì)構(gòu)造、產(chǎn)業(yè)鏈、創(chuàng)新鏈方面具備最好的CCUS實(shí)施條件，CCUS產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈80%以上的材料、裝備可以實(shí)現(xiàn)自主制造。”省生態(tài)環(huán)境廳四級(jí)調(diào)研員趙亞軍此前在省生態(tài)環(huán)境廳舉行的新聞發(fā)布會(huì)上介紹，目前陜西已形成省級(jí)主管部門規(guī)劃引導(dǎo)、科研機(jī)構(gòu)技術(shù)服務(wù)、高排放企業(yè)率先捕集、油田公司注入封存試驗(yàn)、民營(yíng)企業(yè)積極參與的陜西CCUS發(fā)展模式，構(gòu)建起了“1+1+N”有序發(fā)展格局。

如今，除延長(zhǎng)石油建成的示范項(xiàng)目外，陜西還建成長(zhǎng)慶油田定邊黃3區(qū)塊5萬噸二氧化碳驅(qū)油與封存示范項(xiàng)目、國(guó)能錦界公司15萬噸/年燃燒后二氧化碳捕集示范項(xiàng)目、陜西裕隆氣體有限公司10萬噸/年二氧化碳捕集設(shè)施（煤化工）等項(xiàng)目。榆林城投佰盛化學(xué)科技有限公司綜合利用煤化工尾氣年產(chǎn)100萬噸液體二氧化碳等項(xiàng)目正在加緊建設(shè)中……陜北地區(qū)高度集中了全省的碳排放源，源匯匹配度高，可以最大化降低封存成本，是中國(guó)CCUS示范項(xiàng)目最多、最具有國(guó)際影響力的地區(qū)。