二氧化碳採油顯身手

秋日的陽光透過薄霧，鋪灑在位於山東東營市的勝利油田萊113二氧化碳注入站的儲罐和管線上，巡檢員工仔細檢查着注入裝置的運行狀況和生產參數。

把原本隨風飄散的二氧化碳封存地下，與原油互溶後，變身採油“金鑰匙”……勝利油田與齊魯石化牽手，打造了國內首個百萬噸級CCUS（二氧化碳捕集、利用與封存）示範工程，破解低成本碳捕集、二氧化碳長距離管道輸送、油氣田地質封存等關鍵技術難題，實現增油和減碳雙贏。項目投產以來，勝利油田累計注入二氧化碳超200萬噸，示範區日產油量從220噸上升至460噸。

探尋發展新路

CCUS是指將二氧化碳從工業、能源生產等排放源或空氣中捕集分離，並輸送到適宜的場地加以利用或封存，最終實現二氧化碳減排的過程，包括捕集、輸送、利用及封存多個環節。作為實現“雙碳”目標的關鍵技術，CCUS應用在石油開發上可實現驅油增產和碳減排的雙贏。

“將二氧化碳注入地下油藏，不僅能將二氧化碳永久留在地下，實現減碳固碳，而且其驅油效應顯著，能有效提升原油的流動性，從而增加石油產量。”勝利油田CCUS項目部經理於法珍説。

瞄準新領域，勝利油田於2021年成立“碳捕集、利用與封存重點實驗室”。“我們強化頂層設計，打造協作攻關團隊，有效整合內部資源，徹底打通室內實驗、方案優化、礦場實施、動態監測一體化研究之路。”勝利油田CCUS油藏開發研究高級專家張傳寶説，勝利油田夯實基礎研究，解決核心技術難題，研發了不同維度的氣驅物理模擬、地質安全、氣驅提效等實驗裝置，創新形成二氧化碳高壓混相驅油理論，突破全域全程二氧化碳前緣控制等關鍵技術，為規模化礦場應用提供理論支持。

隨着一道道技術難關被攻克，2022年8月，齊魯石化—勝利油田CCUS項目全面建成投產，捕集齊魯石化煤制氫工業尾氣中的二氧化碳，液化輸送至勝利油田驅油與封存。項目覆蓋12個油藏的區塊，設計注氣井73口、採油井166口，新建15座注氣站、2座集中處理站、2個分氣增壓點。

在位於山東淄博市臨淄區的齊魯石化第二化肥廠西南角，矗立着兩個容積為4000立方米的巨型儲氣罐，裏面裝滿了經過捕集處理後的液體二氧化碳。

“我們以現有的煤制氣裝置產生的高濃度二氧化碳為原料，採用中壓法低温液化提純工藝，經過壓縮、液化、提純，成為純度達99%以上的液態二氧化碳，再輸送至勝利油田。”齊魯石化第二化肥廠氣體聯合車間技術組長王佳俊告訴記者。

勝利油田萊113區塊的油藏狀況複雜得如同“一個摔碎的盤子，七零八落”。為了從零散的地層中採出石油，該區塊通過將二氧化碳注入地下，實現原油產量持續增加。“與傳統的水驅油方式相比，液態二氧化碳與石油的融合性更為出色，流動性也更強，能夠深入更小的縫隙，且注入時的能耗更低。”勝利油田注汽技術服務中心二氧化碳項目部經理屈龍濤介紹。

立足自身的生產場景、封存空間，勝利油田持續攻關不同濃度二氧化碳的低成本捕集技術，集成CCUS全產業技術優勢。目前，勝利油田正在加快另一個百萬噸級CCUS項目建設，捕集勝利油田自備電廠及周邊企業的二氧化碳封存驅油。

破解輸送難題

二氧化碳如何實現長距離安全輸送，同樣是道難題。“對比石油和天然氣，二氧化碳的相態多變是其顯著特點。在温度和壓力的影響下，它頻繁地在液態和氣態之間轉換，保温容易、保冷困難。”勝利油田二氧化碳驅油藏工程管理高級專家呂廣忠説，經過深入調查研究和科學論證，給二氧化碳建“專屬地鐵”成為破題的關鍵。

2022年8月，長109公里、年輸送能力100萬噸的二氧化碳輸送管道啓動建設，並作為示範工程補齊我國CCUS全鏈條規模化發展的技術短板。

管道要求全程保證二氧化碳在超臨界壓力下輸送，同時為避免常壓低温二氧化碳造成土壤凍脹、環境損害等問題，技術人員選擇換熱升温的方式，即保障常温輸送，又實現冷量回收，降低廠區運行能耗。

問題接踵而至。在長達百公里的管道內，如何保證在常温下始終保持超臨界壓力？彼時，我國二氧化碳輸送管道以小規模、氣態輸送為主，壓力不足1兆帕。作為國內首條百萬噸級二氧化碳輸送管道，沒有任何經驗可以借鑑。“管道安全輸送、設計施工等難度遠高於油品管道。”勝利油田工程建設管理部經理孫寧松説。

源頭增壓，是項目團隊首要突破的關鍵點。在二氧化碳輸送管道工程的起點，一台擁有自主知識產權的二氧化碳增壓泵不停運轉，使二氧化碳在管道內保持常温密相狀態，成為二氧化碳長距離、低成本輸送的關鍵核心裝備。“該裝備為國內發展二氧化碳長輸管道運輸工程和CCUS工業化示範、產業化運營起到示範引領作用。”勝利油田機械設備高級專家叢巖説。

隨着一批關鍵裝備自主研發成功並實現應用、管道輸送工藝和安全綜合控制技術不斷取得突破，二氧化碳輸送管道於2023年7月全線貫通。每天，約1200噸二氧化碳從齊魯石化經由這條專線輸送到勝利油田，為油田的綠色低碳發展注入源源不斷的動力。

推進驅油增產

二氧化碳經輸送管道抵達位於淄博市高青縣唐坊鎮杜家村以北的高青末站。在這裏，二氧化碳分為東線、西線在CCUS示範區繼續穿行，輸送至15個注氣站，通過注氣井進入地下油藏後“安家”。其中，一部分通過置換原油實現封存，一部分通過與鎂離子、鈣離子等產生化學反應實現封存，其餘部分則與地層水和殘餘油相溶，實現封存的同時，驅動採出更多原油。

勝利油田CCUS示範區覆蓋石油地質儲量2562萬噸，按照方案設計，預計15年累計注入二氧化碳1000餘萬噸，增油近300萬噸。“我們針對CCUS全鏈條的關鍵技術和裝備開展持續攻關，自主研發多項國內首台套裝備。”張傳寶告訴記者，針對低温液態二氧化碳注入工況，研發具有完全自主知識產權的模塊化、自動化、標準化高效低温密閉注入系列裝備，解決了零排放、低温計量、分壓分注等技術難題，達到國際領先水平；針對高壓密相注入工況，研發高壓密相注入裝置，填補了國內在該領域裝備製造及應用上的空白。

目前，勝利油田制定國家及行業CCUS標準4項，授權發明專利56件，軟件著作權11項。“我們將聚焦拓展CCUS應用領域和‘二氧化碳+’關鍵技術環節，加大攻關力度，突破驅油封存協同、地質安全等技術瓶頸。同時，以第二個百萬噸CCUS項目建設為契機，推動煉油化工、煤電等減排行業與油氣+新能源開發利用一體化協同，引領碳利用與封存規模化應用。”張傳寶説。