中國首個百萬噸級CCUS誕生記
【創新故事】
◎本報記者 王延斌
寒冬時節，黃河三角洲中心城市東營。中國石化勝利油田勘探開發研究院CCUS（即二氧化碳捕集、利用與封存）重點實驗室裏，該院總地質師曹小朋正在小心翼翼地分析着30多塊小石頭。
“這些不是普通的石頭。”曹小朋向在場的科技日報記者介紹，“它們大有來頭，都是從地下3000米、120℃的環境中提取出來的巖芯。”
利用這些巖芯，勝利油田的科研人員模擬地下環境，開展二氧化碳驅油封存實驗。從基礎研究到應用研究，再到工程實踐，四代科研工作者接力奮鬥55年，最終成就了中國首個百萬噸級CCUS。
把碳封地下，把油驅出來
在“雙碳”目標下，減少二氧化碳排放，是當務之急。而在勝利油田科研人員眼中，二氧化碳則是增產石油的寶貝。
開採油田的傳統做法，是將水注入地下，將石油驅趕上來。但隨着開發時間變長，地下的油越來越少，部分油藏含水升高，導致水驅油效率降低，採油成本也隨之升高。
用二氧化碳替代水這個想法，早在20世紀便已醖釀。但當時“把碳封地下，把油驅出來”的想法落地太難，屬於科研“無人區”。
1967年，在勝利油田勘探開發研究院（以下簡稱研究院），27歲的曹銀盛憑着石油人的踏實、激情和韌勁，義無反顧地投入到二氧化碳驅油研究。他與同事們一磚一瓦地建起了氣驅試驗室，解決了影響二氧化碳驅油效率的原油物性、壓力、温度三大因素等一批理論問題，成為該領域第一代“驅油人”，奠定了二氧化碳驅油研究的基礎。
沿着“基礎研究取得進展，帶動應用研究創新，實現核心技術突破”的科研鏈條，一場接力賽在研究院持續展開。進入21世紀，以張傳寶為代表的第二代“驅油人”接了棒。
張傳寶團隊利用二氧化碳進行近混相驅先導試驗，雖然證明二氧化碳驅油行之有效，但效果並不理想——原因在於地下壓力不足，導致二氧化碳未能液化。他們由此提出，將二氧化碳與原油混為一體，或許是提高驅油效果的關鍵。
但問題隨之而來：多大壓力才能讓油和氣在地下形成混相？
“接着燜！不到40兆帕堅決不開井！”
在勝利油田同類油藏的樊142區塊，科研人員死死盯住一口注入井，從2013年幹到2016年，從17兆帕幹到40兆帕……
“開井！”“成了！”
當黑色的液體噴薄而出、灑向天空的那一刻，第二代“驅油人”喜極而泣。
打通技術堵點，練就“獨門絕技”
當前，我國CCUS正處於工業化示範階段，部分關鍵技術較國際先進水平仍有差距。“保障能源安全是國家交給的任務，瞄準核心技術進行攻關，是我們義不容辭的責任！”作為第三代“驅油人”，中國石化勝利油田注汽技術服務中心二氧化碳項目部副經理趙鐵軍有着滿滿的使命感。
2010年，趙鐵軍剛一畢業，便一頭扎進正在進行二氧化碳先導試驗的高89—1區塊。
此時，二氧化碳驅油已經得到驗證，但如何將二氧化碳安全高效地注入地下，是讓人頭疼的“攔路虎”。
要“打虎”過關，先得有裝備。高壓精確流量計就是二氧化碳注入裝備的“眼睛”。有了它，才可能實現一泵對多井同時注入。趙鐵軍參照過國外計量技術路線，卻一直無法突破超高壓精確質量計量的瓶頸。
半年時間裏，趙鐵軍和同事們在現場測取了上萬組數據，經過上千次反覆試驗，團隊最終把當時國際在用的最高達到25兆帕的二氧化碳密度圖版，延伸到了40兆帕，再將密度圖版集成到通用體積流量計中，實現了液態下二氧化碳的精確質量計量。
第三代“驅油人”在突破計量技術的基礎上，又創新研發了低温高效密閉注入裝備，形成了具有完全自主產權的關鍵技術體系，破解了二氧化碳注入零排放、分壓分注、低温計量等一系列高挑戰難題，打通了CCUS產業鏈的技術堵點，被外界稱為“獨門絕技”。
勝利油田現場實踐數據顯示，二氧化碳驅油效率比水驅提高40％，封存率一次可達60％—70％，最終達到100%。
既是出題者攻關者，也是應用者引領者
在打造原創技術策源地這條路上，勝利油田同時扮演着出題者、攻關者、應用者、引領者等多重角色，但扮演好每一個角色都很難。
解決了注入問題，新難題又來了：“防竄”。簡單而言，就是如何讓二氧化碳“老老實實”地待在地下。
從10分鐘到30分鐘再到60分鐘，十年時間裏，二氧化碳泡沫維持時間不斷被刷新，一次封存率突破70%。隨着“防竄”技術不斷完善，勝利油田初步形成了低成本捕集技術、管道安全輸送技術等CCUS全產業鏈六大技術系列。
2020年，“接力棒”傳到了第四代“驅油人”鄭文寬的手中。他和同事們正在攻克的難題是：重現流體在地下油藏的流動過程，制定更為科學的開發方案，採出更多石油。而勝利油田也正在加快拓展二氧化碳驅油與封存技術應用領域，逐步擴大驅油與封存規模。
目前，“齊魯石化—勝利油田百萬噸級CCUS項目”已投入運行，該項目預計2025年可增油近300萬噸，每年減排二氧化碳100萬噸，相當於植樹近900萬棵。
從設想到實踐，勝利油田的四代“驅油人”接力攻關，掌握了從二氧化碳捕集、混相驅到封存等關鍵理論技術，探索出了一條獨具特色的CCUS之路。
“不論對環保界還是對能源界來説，這都是一件大事！”勝利石油管理局有限公司執行董事、黨委書記，勝利油田分公司代表牛栓文説，“發展CCUS，就是要蹚出增油固碳產業化發展新路子，促進區域經濟社會發展和黃河流域的生態保護，扛起生態文明綠色低碳發展的央企擔當！”