CCUS技術(shù)：將環(huán)境殺手變成環(huán)保衛(wèi)士

□ 本刊記者趙士振

在勝利油田純梁注氣站里，龐大的二氧化碳罐連接著復(fù)雜的管道。在這里，每天都有100噸的二氧化碳注入油井中。2008年1月，這里開始二氧化碳單井試注，2009年7月，4口注入井全部試注，現(xiàn)已經(jīng)累計注氣4萬噸。

這些注入地下驅(qū)動原油的二氧化碳，來自30公里以外的勝利發(fā)電廠。勝利油田利用自主研發(fā)的二氧化碳捕集、封存、利用（CCUS）技術(shù)，把勝利發(fā)電廠排放的煙氣二氧化碳捕集純化后，成功應(yīng)用于純梁采油廠低滲透油藏開發(fā)，二氧化碳也因此由上天為害轉(zhuǎn)變?yōu)槿氲貫閷?，由環(huán)境殺手變成環(huán)保衛(wèi)士。

勝利油田碳捕集技術(shù)發(fā)展迅速

無色無味的二氧化碳是溫室氣體的主要組成部分，也是全球環(huán)境惡化的罪魁禍首之一。在低碳經(jīng)濟熱遍全球的當下，二氧化碳的減排、回收、封存及資源化利用技術(shù)已成為全球關(guān)注的熱點。

□ 圖為勝利發(fā)電廠煙氣二氧化碳捕集純化項目施工現(xiàn)場。 趙士振 攝

2008年，勝利油田開始進行二氧化碳捕集和封存驅(qū)油技術(shù)研發(fā)。科研人員首先針對燃煤電廠煙氣組成特點及產(chǎn)品純度要求，進行細致的工藝設(shè)計，既綜合多種二氧化碳分離工藝方案，又從技術(shù)經(jīng)濟角度進行全面細致分析，最終為燃煤電廠煙氣二氧化碳的捕集開出“良方”——以MEA（乙醇胺溶液）為吸收液的化學吸收工藝。這種方法具有吸收速度快、吸收能力強、捕集后二氧化碳純度高等特點。

但是，這種方式的副作用也很明顯：再生能耗高，熱量消耗量大；吸收劑損耗大，藥劑成本高；腐蝕性強，造成設(shè)備建設(shè)成本高、維護費用高。針對這些問題，科研人員以降低能耗、吸收劑損耗，降低腐蝕速率為目標，通過大量室內(nèi)試驗和模擬計算，從煙氣預(yù)處理技術(shù)研究、新型吸收劑開發(fā)、熱能綜合利用等方面開展技術(shù)攻關(guān)，最終形成一套燃煤電廠煙氣二氧化碳捕集技術(shù)。這種技術(shù)對設(shè)備的腐蝕速率小，同時能耗與傳統(tǒng)工藝相比減少20%，實現(xiàn)了高效、經(jīng)濟、安全捕集。

得益于這項技術(shù)，2010年9月16日，勝利油田“燃煤電廠煙氣二氧化碳捕集純化裝置”建成投產(chǎn)。該工程項目投產(chǎn)后，全年能夠捕集、液化二氧化碳3萬～4萬噸，在世界上第一個實現(xiàn)了直接把發(fā)電廠排放煙氣中的二氧化碳捕集純化，并且勝利油田具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)。作為國內(nèi)最大的燃煤電廠煙氣CCUS示范工程，目前這套裝置已累計生產(chǎn)二氧化碳1000噸。

二氧化碳入地變寶實現(xiàn)增油減排雙贏

資料顯示，在目前二氧化碳主要利用領(lǐng)域中，二氧化碳驅(qū)油因其經(jīng)濟效益好、能夠?qū)崿F(xiàn)地質(zhì)封存、應(yīng)用潛力大、技術(shù)相對成熟等特點，成為現(xiàn)階段規(guī)?；疌CUS的重點技術(shù)。實踐表明，二氧化碳驅(qū)油，不但可以實現(xiàn)二氧化碳的封存，而且能有效提高石油采收率，具有很好的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前國外采用二氧化碳驅(qū)油技術(shù)的國家主要有美國、加拿大、法國、匈牙利、德國等。

在勝利油田，低滲透油藏約有7.7億噸，占總資源量的15.4%?！熬盼濉币詠恚磕晷略龅膬|噸探明儲量中，低滲透新增探明儲量都在2000萬噸左右。如果利用二氧化碳驅(qū)油技術(shù)，這些油藏平均可以提高采收率10%至15%。

勝利油田利用碳捕集純化裝置捕集處理后的二氧化碳純度為99.5%，完全可以用于低滲透油藏二氧化碳驅(qū)油。2008年，在對低滲透油藏二氧化碳驅(qū)提高采收率潛力進行分析評價的基礎(chǔ)上，經(jīng)層層篩選、反復(fù)論證，勝利油田選取在低滲透油藏中具有一定代表性的高青油田高89-1區(qū)塊進行二氧化碳驅(qū)先導(dǎo)試驗。

據(jù)純梁采油廠工藝所注水室主任孫洪禮介紹，二氧化碳驅(qū)先導(dǎo)試驗的氣源，一部分是由發(fā)電廠煙氣二氧化碳捕集純化過來的，一部分來自花溝氣田，另一部分是按照市場價每噸650元外購的。

據(jù)了解，高89-1區(qū)塊含油面積4.33平方千米，控制石油地質(zhì)儲量289萬噸。作為單井試注階段的試驗井，高89-4井已取得顯著效果。數(shù)據(jù)表明，它在增強低滲油藏開發(fā)效果、延長老油區(qū)“青春期”的同時，取得了顯著的增油效果。該區(qū)塊自2008年1月以來，先后實施轉(zhuǎn)注二氧化碳驅(qū)6口井。

□ 工人在二氧化碳運行裝置巡檢。 胡慶明 攝

二氧化碳上天為害成功轉(zhuǎn)變?yōu)槿氲貫閷?。截至目前?口注氣井累計注入二氧化碳量68064噸，對應(yīng)油井累計增油2.1萬噸，注氣井組年自然遞減由25.4%降低到目前的9.95%，降低了15.45%，取得了明顯的注氣效果。今年，他們還將實施轉(zhuǎn)注二氧化碳9口井。

CCUS示范工程項目前景廣闊

在專家看來，二氧化碳驅(qū)油是一項一舉多得的技術(shù)，前景廣闊，驅(qū)油減排并舉，已經(jīng)取得了效果。但在應(yīng)用過程中，這種技術(shù)出現(xiàn)了一些問題，還需要在應(yīng)用的同時進一步加強研究。

可喜的是，2012年3月17日，勝利油田啟動“十二五”國家科技支撐計劃——大規(guī)模燃煤電廠煙氣二氧化碳捕集、驅(qū)油、封存（CCUS）技術(shù)開發(fā)及應(yīng)用示范項目，這是迄今為止國內(nèi)首個燃煤電廠CCUS項目。

燃煤電廠CCUS項目總體研究目標是通過大規(guī)模燃煤電廠二氧化碳煙道氣捕集、安全輸送、封存及驅(qū)油等系列技術(shù)攻關(guān)，形成低能耗捕集、封存、驅(qū)油的集成配套技術(shù)，并建成大規(guī)模全鏈條CCUS示范工程。

該項目于2011年12月通過了集團公司科技部項目可行性論證。項目研究期限是2012年1月至2015年12月，主要包括5個研究課題，分別由南化集團研究院、北京大學及勝利油田分公司承擔。項目組在科技部的領(lǐng)導(dǎo)下，由集團公司組織，勝利油田分公司擔任組長單位。項目完成后，將建成50萬噸/年至100萬噸/年二氧化碳捕集純化與輸送示范工程、20萬噸/年至30萬噸/年二氧化碳驅(qū)油封存工程，形成大規(guī)模燃煤電廠煙氣二氧化碳捕集、驅(qū)油及封存一體化工程綜合技術(shù)和經(jīng)濟評價技術(shù)，為我國碳減排提供工程技術(shù)和經(jīng)驗。

可以預(yù)見的是，到“十二五”末，此項目建成后將成為國內(nèi)最大規(guī)模的捕集純化燃煤煙氣二氧化碳工程，每年可減少排放二氧化碳近100萬噸，在該技術(shù)領(lǐng)域起到帶頭示范作用，樹立勝利油田在節(jié)能減排方面的良好形象。