我国首个百万吨级CCUS项目如何点“碳”成金？

      日前，在第51届日内瓦国际发明展上，中国石化胜利油田自主研发的CCUS（二氧化碳捕集、利用和封存）关键技术装备，获得特别嘉许金奖的最高荣誉。中国工程院院士、国际CCUS创新合作组织秘书长李阳表示，这标志着我国CCUS全链条关键技术装备达到国际领先水平。

　　CCUS，就是把捕集的二氧化碳注入地下，一部分实现封存，一部分与地下石油深度融合后，采出更多的原油，如此往复最终实现全部封存。

　　从基础研究到应用研究，再到工程实践，胜利油田科研工作者接力奋斗59年，打破国外技术垄断、填补技术空白，实现多个“从0到1”的突破，最终成就了中国首个百万吨级CCUS项目。

　　打破国外封锁，首创核心技术

　　1967年，27岁的曹银盛受命开始二氧化碳驱油的研究。面对国内外油藏差异和国外技术封锁，首批研究者没有经验可以借鉴。曹银盛和同事们不断探索，最终找到了影响二氧化碳驱油效率的原油物性、压力、温度三大因素。

　　“注水采油”是传统的石油生产方式。由于“水注不进去、油采不出来”，胜利油田10多亿吨低渗透油藏中，还有超过90%的储量在地下沉睡。

　　在深度研究二氧化碳驱油的道路上，接力棒交到张传宝及其团队手中。2007年底，胜利油田高89-1区块成为第一块“试验田”，他们利用二氧化碳进行近混相驱先导试验。试验的结论是，二氧化碳与原油混为一体是提高驱油效果的关键。

　　多大压力才能让原油和二氧化碳在地下形成混相？2013年，在同类油藏的樊142区块，科研人员集中精力盯住试验区7口井。在46个月时间里，张传宝团队把油藏压力从17兆帕逐步提高到40兆帕，最终二氧化碳和石油成功实现混相，油井单井日产量从1吨提高到6吨。

　　由此，胜利油田在国内首创形成了“二氧化碳高压混相驱”核心技术并取得矿场应用突破。

　　打通技术堵点，破解“绕不过”的难题

　　二氧化碳能够驱油，但如何将之安全高效注入地下又成为“绕不过”的难题。

　　2010年，大学毕业的赵铁军一头扎进了正在进行二氧化碳先导试验的高89-1区块。8年后，他又开始关注注入设备的超高压精确质量计量。

　　高压精确流量计是二氧化碳注入装备的“眼睛”，有了它，才可能实现一泵对多井同时注入。赵铁军团队测取了上万组数据，经过上千次的反复试验和归纳总结，把当时国际在用的最高25兆帕的二氧化碳密度图版延伸到了40兆帕，再将密度图版集成到通用体积流量计中，实现了液态下二氧化碳的精确质量计量。

　　在突破计量技术的基础上，他们又创新研发了低温高效密闭注入装备，形成了具有完全自主知识产权的关键技术体系，一举破解了二氧化碳注入零排放、分压分注、低温计量等一系列“卡脖子”难题，打通了CCUS产业链的技术堵点。

　　胜利油田现场实践数据显示，二氧化碳驱油效率比水驱提高40％，封存率一次可达60％~70％，最终达到100%。

　　2023年7月，国内首条百公里、百万吨级二氧化碳输送管道建成，成为二氧化碳的专用“地铁”。为实现二氧化碳在管道内安全稳定高效输送，胜利油田技术团队联合国内知名泵厂家，自主研发出国内首台大排量增压泵。至此，我国第一条完整的二氧化碳捕集、输送、注入、封存产业链在胜利油田延展。

　　形成全产业链技术，大幅降低采油成本

　　“既要最大限度封存二氧化碳，又要尽可能采出更多原油，防窜技术是个新难题。”张传宝直言。

　　如何提高二氧化碳的泡沫维持时间成为重点攻关方向。胜利油田10年持续攻关，从10分钟到半小时再到1小时，时间被不断刷新，一次封存率突破70%。

　　随着防窜技术的不断完善，胜利油田初步形成低成本捕集技术、管道安全输送技术、全密闭高效注入技术、高效驱油与封存技术等CCUS全产业链六大技术系列。

　　胜利油田勘探开发研究院气驱试验室经理郑文宽说，“没有现成的图纸，我们就自己画；买不来核心设备，我们就自己设计。”

　　现在，郑文宽和同事们正在重点攻关重现流体在地下油藏的流动过程，从而制定更为科学的开发方案，采出更多石油，推动二氧化碳驱油封存基础研究向更宏观拓展、向更微观深入。

　　截至目前，胜利油田CCUS项目注入的二氧化碳量超过13亿立方米并全部封存于地下，区块日产油量从220吨上升至460吨，单位能耗和采油成本大幅下降，为我国CCUS规模化应用、“双碳”目标实现提供了成熟可复制的技术和方案。