CCUS全球進(jìn)展與中國(guó)對(duì)策建議

秦積舜，李永亮，吳德斌，翁 慧，王高峰

（1.提高石油采收率國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院），北京 100083；2.中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)，北京 100723；3.中國(guó)石油集團(tuán)科技管理部，北京 100007）

諾貝爾獎(jiǎng)獲得者瑞典科學(xué)家斯凡特·阿倫尼斯（Svante Arrhenius）于1896 年預(yù)言人類在工業(yè)化進(jìn)程中大量排放CO2將導(dǎo)致地球變暖。這一觀點(diǎn)已為全球多數(shù)專家學(xué)者接受。減排溫室氣體CO2應(yīng)對(duì)氣候變化逐漸成為國(guó)際共識(shí)，中國(guó)亦將其作為實(shí)現(xiàn)煤炭等化石能源清潔利用的重要手段［1-4］。

碳封存是CO2深度減排的重要途徑。CO2封存方式主要包括植被吸收、深部鹽水層或油氣藏地質(zhì)埋存、深海溶解、材料合成或礦化等，不同方式的封存潛力、實(shí)施難度和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益差別很大。2006年4—5月間，在北京香山會(huì)議第276次、第279次學(xué)術(shù)討論會(huì)上，與會(huì)專家首次提出碳捕集利用與封存（CCUS）的概念，并建議近期CO2減排必須與利用緊密結(jié)合，主要利用途徑是CO2強(qiáng)化采油和資源化利用。建議得到高度重視，中國(guó)政府通過(guò)國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（“973”計(jì)劃）、國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（“863”計(jì)劃）、國(guó)家科技支撐計(jì)劃和國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家科技專項(xiàng)等支持了CCUS 領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究、技術(shù)研發(fā)和工程示范等［5-7］。目前，全球變暖形勢(shì)嚴(yán)峻，CCUS作為一項(xiàng)有望實(shí)現(xiàn)化石能源大規(guī)模低碳利用的新興技術(shù)，是控制溫室效應(yīng)、實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要技術(shù)選項(xiàng)。

經(jīng)過(guò)多年國(guó)際交流與推介，CCUS 概念已在全球范圍內(nèi)得到接受與使用。國(guó)際石油工程師協(xié)會(huì)（SPE）和油氣行業(yè)氣候倡議組織（OGCI）都成立或設(shè)置了專門的CCUS 技術(shù)指導(dǎo)委員會(huì)或議題，中國(guó)也成立了CCUS 產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟。近十余年來(lái)，CCUS 產(chǎn)業(yè)技術(shù)取得較大進(jìn)步，新型技術(shù)不斷涌現(xiàn)，技術(shù)種類不斷增多。CCUS 技術(shù)在減排的同時(shí)可以形成新業(yè)態(tài)，對(duì)促進(jìn)CCUS 可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。十余年的實(shí)踐證實(shí)，中國(guó)CCUS 技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的瓶頸是經(jīng)濟(jì)性，這與中國(guó)碳市場(chǎng)不成熟、氣源供給體系不健全等原因有關(guān)［8-9］。孫龍德院士在2016 年第3 屆CCUS 國(guó)際論壇上指出，CCUS 技術(shù)發(fā)展要特別注重安全性和可持續(xù)性，可持續(xù)性主要取決于經(jīng)濟(jì)性。為此，筆者在回顧全球CCUS，特別是CO2驅(qū)油與埋存技術(shù)沿革的基礎(chǔ)上，分析中國(guó)CO2驅(qū)油與埋存技術(shù)現(xiàn)狀，系統(tǒng)闡述中國(guó)CCUS 技術(shù)和管理發(fā)展方向，提出CCUS 產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議，以推動(dòng)CCUS技術(shù)可持續(xù)發(fā)展。

1 CCUS技術(shù)概述

1.1 CCUS技術(shù)類型

圖1 CCUS技術(shù)流程及分類示意［4］Fig.1 CCUS technical process and classification diagram［4］

近十余年來(lái)，CCUS 技術(shù)的進(jìn)步主要體現(xiàn)在從捕集到利用再到封存各個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈條的新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，技術(shù)種類亦不斷增多并日趨完善（圖1）。業(yè)已形成的CO2捕集技術(shù)覆蓋了主要的碳排放源類型，CO2利用與封存技術(shù)在石油、化工、煤炭和電力等行業(yè)都有工程實(shí)踐。豐富的CCUS 技術(shù)選項(xiàng)為形成具有可觀經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益的新業(yè)態(tài)、促進(jìn)CCUS 可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生了重要和積極的影響。

1.2 中國(guó)CCUS發(fā)展部署

中國(guó)有序推進(jìn)CCUS 技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用主要體現(xiàn)在3 個(gè)方面［4］：①明確了CCUS 研發(fā)戰(zhàn)略與發(fā)展方向。2011 版CCUS 技術(shù)路線圖明確了CCUS 的技術(shù)定位、發(fā)展目標(biāo)和研發(fā)策略；《“十二五”國(guó)家CCUS科技發(fā)展專項(xiàng)規(guī)劃》部署了CCUS 技術(shù)研發(fā)與示范；“十三五”國(guó)家科技創(chuàng)新規(guī)劃指明了CCUS 技術(shù)進(jìn)一步研發(fā)的方向。②加大了CCUS 技術(shù)研發(fā)與示范的支持力度。通過(guò)國(guó)家“973”計(jì)劃、“863”計(jì)劃和科技支撐計(jì)劃，圍繞CO2捕集、利用與地質(zhì)封存等相關(guān)的基礎(chǔ)研究、技術(shù)研發(fā)與示范進(jìn)行了較系統(tǒng)的部署。正在實(shí)施的“十三五”期間國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃以及準(zhǔn)備部署啟動(dòng)的面向2030年的重大工程計(jì)劃，也將CCUS 技術(shù)研發(fā)與示范列為重要內(nèi)容。③注重CCUS 相關(guān)的能力建設(shè)和國(guó)際交流合作。成立了中國(guó)CCUS 產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，加強(qiáng)國(guó)內(nèi)CCUS 技術(shù)研發(fā)與示范平臺(tái)建設(shè)，推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研合作；與國(guó)際能源署（IEA）、碳收集領(lǐng)導(dǎo)人論壇（CSLF）等國(guó)際組織開展了廣泛合作，與歐盟、美國(guó)、澳大利亞、加拿大和意大利等國(guó)家和地區(qū)圍繞CCUS 開展了多層次的雙邊科技合作等。中國(guó)在示范運(yùn)行的各類CCUS項(xiàng)目已超過(guò)20 個(gè)，表1 列出了若干代表性試驗(yàn)項(xiàng)目。

1.3 CCUS主要技術(shù)方向

世界范圍內(nèi)，注氣驅(qū)油技術(shù)已成為產(chǎn)量規(guī)模居第一位的強(qiáng)化采油技術(shù)［10］；在氣驅(qū)技術(shù)體系中，CO2驅(qū)油技術(shù)因其可在驅(qū)油利用的同時(shí)實(shí)現(xiàn)碳封存，兼具經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益而倍受工業(yè)界青睞。CO2驅(qū)油技術(shù)在國(guó)外已有60多年的連續(xù)發(fā)展歷史，技術(shù)成熟度與配套程度較高，凸顯出規(guī)模有效碳封存效果［11-15］。美國(guó)在利用CO2驅(qū)油的同時(shí)已經(jīng)封存CO2約十億噸。CO2驅(qū)油技術(shù)因其封存規(guī)模大的特點(diǎn)，在各類CCUS 技術(shù)中脫穎而出，尤其得到了能源界的重視。CO2驅(qū)油成為CCUS的主要技術(shù)發(fā)展方向。

2 全球CCUS主要進(jìn)展

2.1 歐美地區(qū)CO2驅(qū)油技術(shù)沿革

美國(guó)歷史文化和社會(huì)經(jīng)濟(jì)與歐洲高度融合，很多工業(yè)技術(shù)的發(fā)展與歐洲密不可分。同海上油田相比，陸上油田實(shí)施CO2驅(qū)等提高采收率技術(shù)具有便利性，這是CO2驅(qū)在美洲大陸而非北海油田獲得重大發(fā)展的重要原因。

20 世紀(jì)中葉，美國(guó)大西洋煉油公司（The Atlantic Refining Company）發(fā)現(xiàn)其制氫工藝過(guò)程的副產(chǎn)品CO2可改善原油流動(dòng)性，Whorton 等于1952 年獲得了世界首個(gè)CO2驅(qū)油專利。這是CO2驅(qū)油技術(shù)較早的開端［13-15］。

1958年，Shell公司率先在美國(guó)二疊系儲(chǔ)層成功實(shí)施了CO2驅(qū)油試驗(yàn)。

1972 年Chevron 公司的前身加利福尼亞標(biāo)準(zhǔn)石油公司在美國(guó)德克薩斯州Kelly-Snyder 油田SACROC區(qū)塊投產(chǎn)了世界首個(gè)CO2驅(qū)油商業(yè)項(xiàng)目，初期平均提高單井產(chǎn)量約3 倍。該項(xiàng)目的成功標(biāo)志著CO2驅(qū)油技術(shù)走向成熟。

1970—1990年間發(fā)生的3次石油危機(jī)使人們認(rèn)識(shí)到石油安全對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)的重要作用。一些石油消費(fèi)大國(guó)不斷調(diào)整和更新能源政策和法規(guī)，激勵(lì)強(qiáng)化采油（EOR）技術(shù)研發(fā)與相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，以降低石油對(duì)外依存度。美國(guó)在1979 年通過(guò)了石油超額利潤(rùn)稅法，促進(jìn)了CO2驅(qū)等EOR 技術(shù)的發(fā)展。1982—1984 年間美國(guó)大規(guī)模開發(fā)了Mk ElmoDomo和Sheep Mountain 等多個(gè)CO2氣田，建設(shè)了連接CO2氣田和油田的輸氣管線。這些工作為規(guī)?；瘜?shí)施CO2驅(qū)油項(xiàng)目提供了CO2氣源保障。1986 年美國(guó)CO2驅(qū)油項(xiàng)目數(shù)達(dá)到40個(gè)。

表1 中國(guó)代表性CCUS試驗(yàn)項(xiàng)目Table1 China’s representative CCUS projects

2000年以來(lái)，原油價(jià)格持續(xù)攀升，給CO2驅(qū)油技術(shù)發(fā)展帶來(lái)利潤(rùn)空間，吸引了大量投資，新投建項(xiàng)目不斷增加。據(jù)2014 年數(shù)據(jù)［16］，美國(guó)已有超過(guò)130個(gè)CO2驅(qū)油項(xiàng)目在實(shí)施，CO2驅(qū)年產(chǎn)油量約為1 600萬(wàn)噸（與中國(guó)各類三次采油技術(shù)年產(chǎn)油量總和相當(dāng)），超過(guò)70%的碳源來(lái)自CO2氣藏。

2014 年至今，國(guó)際油價(jià)持續(xù)低位徘徊，對(duì)相關(guān)技術(shù)推廣帶來(lái)不利影響，CO2驅(qū)油項(xiàng)目數(shù)基本穩(wěn)定。

加拿大CO2驅(qū)油技術(shù)研究開始于20 世紀(jì)90 年代，最具代表性的是國(guó)際能源署溫室氣體封存監(jiān)測(cè)項(xiàng)目資助的Weyburn 項(xiàng)目。該項(xiàng)目年產(chǎn)油量約為150 萬(wàn)噸，氣源為煤化工碳排放；通過(guò)綜合監(jiān)測(cè)，查明地下運(yùn)移規(guī)律，以建立CO2地下長(zhǎng)期安全封存技術(shù)和規(guī)范。

巴西有4 個(gè)CO2驅(qū)油項(xiàng)目，其中一個(gè)是深海超深層鹽下油藏項(xiàng)目，特立尼達(dá)CO2驅(qū)油項(xiàng)目數(shù)為5個(gè)［16-17］。

俄羅斯（前蘇聯(lián)）CO2驅(qū)油技術(shù)研發(fā)始于20世紀(jì)50 年代并開展了成功的礦場(chǎng)試驗(yàn)，因其油氣資源豐富且經(jīng)濟(jì)體量不大，對(duì)強(qiáng)化采油技術(shù)應(yīng)用沒有迫切需求，油田注氣僅為小規(guī)模的烴類氣驅(qū)項(xiàng)目［18］。

據(jù)Chevron 石油公司學(xué)者Don Winslow 對(duì)三次采油類項(xiàng)目的統(tǒng)計(jì)，北美地區(qū)CO2驅(qū)提高采收率幅度為7%～18%，平均值為12.0%［14］。

2.2 亞非地區(qū)CO2驅(qū)發(fā)展歷程

東南亞和日本與CO2驅(qū)相關(guān)的研發(fā)和應(yīng)用開始于20 世紀(jì)90 年代，至今僅有零星的幾個(gè)注CO2項(xiàng)目，但隨著海上高含CO2天然氣藏的大規(guī)模開發(fā)，CO2驅(qū)油技術(shù)料將快速發(fā)展。

中東和非洲油氣資源豐富。2016 年，ADNOC開始向Rumaitha 和Bab 油田注氣，2018 年開始將鋼廠捕集的80 萬(wàn)噸CO2注入陸上Habshan 油田；阿爾及利亞僅有In Salah 一個(gè)純粹的CO2地質(zhì)封存項(xiàng)目；根據(jù)目前資料判斷中東和北非兩個(gè)地區(qū)CCUSEOR 技術(shù)的大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用將于2025 年前后獲得突破［19］。

中國(guó)國(guó)情和油藏條件的復(fù)雜性造就了CO2驅(qū)油技術(shù)發(fā)展的不同歷程。20世紀(jì)60年代，大慶油田開始了注入CO2提高采收率技術(shù)的早期探索；1990 年前后，大慶油田和法國(guó)石油研究機(jī)構(gòu)合作開展CO2驅(qū)油技術(shù)研究和礦場(chǎng)試驗(yàn)，取得了一系列重要認(rèn)識(shí)。2000 年前后，江蘇油田、吉林油田、大慶油田相繼開展多個(gè)井組規(guī)模的試驗(yàn)，進(jìn)一步探索或驗(yàn)證多種類型油藏CO2驅(qū)提高采收率可行性，獲得了一批重要成果。2005 年前后，在應(yīng)對(duì)氣候變化政策的導(dǎo)向下，學(xué)術(shù)界和工業(yè)界根據(jù)國(guó)情，明確了中國(guó)碳減排要走CO2資源化利用之路，形成了碳捕集利用與封存的概念。近十多年來(lái)，中國(guó)大型能源公司陸續(xù)設(shè)立了多個(gè)科技和產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目，初步形成了有特色的CO2驅(qū)油與埋存配套技術(shù)，建成了若干有代表性的CCUS-EOR 示范工程。中國(guó)CO2驅(qū)目標(biāo)油藏類型主要為低滲透油藏，提高采收率幅度為3.0%～15%，平均約為7.4%。由于中國(guó)低滲透油藏大多屬于陸相沉積，儲(chǔ)層物性及流體條件較差，加之注氣技術(shù)礦場(chǎng)試驗(yàn)與應(yīng)用規(guī)模較小，氣驅(qū)油藏經(jīng)營(yíng)管理的經(jīng)驗(yàn)積累有待豐富，因此，CCUS 技術(shù)還有較大的發(fā)展空間。

2.3 CCUS-EOR技術(shù)進(jìn)展

2.3.1 CO2驅(qū)替類型

驅(qū)替類型劃分 按照混相程度不同，氣驅(qū)類型分為混相驅(qū)、近混相驅(qū)和非混相驅(qū)三大類。根據(jù)美國(guó)能源部的資料，結(jié)合中國(guó)研究經(jīng)驗(yàn)建議：若見氣前的地層壓力高于最小混相壓力1.0 MPa 以上，可定義為混相驅(qū)替；若見氣前的地層壓力比最小混相壓力低1.0 MPa 以內(nèi)，可定義為近混相驅(qū)替；若見氣前的地層壓力低于最小混相壓力1.0 MPa 以上，可定義為非混相驅(qū)替；對(duì)于能夠正常注水開發(fā)的油藏，若見氣前的地層壓力低于最小混相壓力的75%，則不建議實(shí)施CO2驅(qū)。

混相驅(qū)簡(jiǎn)況 理論研究與實(shí)踐均表明，對(duì)于給定油藏，CO2混相驅(qū)的采收率明顯高于非混相驅(qū)，美國(guó)CO2驅(qū)替類型主要為混相驅(qū)，混相驅(qū)項(xiàng)目數(shù)和EOR 產(chǎn)量遠(yuǎn)大于非混相驅(qū)。以2014 年數(shù)據(jù)為例，CO2驅(qū)總項(xiàng)目數(shù)為139 個(gè)，其中混相驅(qū)項(xiàng)目數(shù)達(dá)128個(gè)；CO2驅(qū)年總產(chǎn)油量為1 371 萬(wàn)噸，其中混相驅(qū)年產(chǎn)油量為1 264 萬(wàn)噸。CO2混相驅(qū)項(xiàng)目成功率較高，2014 年美國(guó)CO2混相驅(qū)項(xiàng)目中獲得成功的項(xiàng)目為104 個(gè)，占比為81.2%。當(dāng)然，美國(guó)CO2驅(qū)油技術(shù)成功的商業(yè)應(yīng)用與有利政策法規(guī)支持和2000 年以來(lái)油價(jià)持續(xù)走高是密不可分的。

在中國(guó)，完成全生命周期的注氣項(xiàng)目較少，礦場(chǎng)試驗(yàn)規(guī)模不大，氣驅(qū)技術(shù)尚處于試驗(yàn)和完善階段。諸如江蘇草舍CO2混相驅(qū)試驗(yàn)、吉林大情字井地區(qū)CO2混相驅(qū)試驗(yàn)、大慶海塔CO2混相驅(qū)試驗(yàn)、中原濮城CO2混相驅(qū)試驗(yàn)、吐哈葡北天然氣混相驅(qū)試驗(yàn)和塔里木東河塘天然氣混相驅(qū)試驗(yàn)已獲得良好技術(shù)效果，大力發(fā)展混相驅(qū)有助于提高對(duì)注氣提高采收率的信心，有助于氣驅(qū)技術(shù)在中國(guó)的發(fā)展［20］。

非混相驅(qū)簡(jiǎn)況 非混相驅(qū)與混相驅(qū)在工藝流程上無(wú)明顯區(qū)別，在油藏管理和實(shí)施難度上也無(wú)過(guò)高要求。根據(jù)可能具備的現(xiàn)實(shí)條件選擇油藏的合理開發(fā)方式是油田效益開發(fā)的基本要求。中國(guó)石化勝利油田高89、中國(guó)石化東北局腰英臺(tái)油田BD33、中國(guó)石油大慶油田樹101 和樹16、延長(zhǎng)油田吳起和喬家洼等試驗(yàn)區(qū)的CO2驅(qū)替類型都屬于非混相驅(qū)，均取得了不同程度的增油效果。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球?qū)嵤┑姆腔煜郈O2驅(qū)油項(xiàng)目40個(gè)［21］，其中美國(guó)11個(gè)，加拿大1個(gè)，特立尼達(dá)5個(gè)，中國(guó)8 個(gè)；全球非混相CO2驅(qū)油項(xiàng)目提高采收率幅度為4.7%～12.5%，平均值為8.0%，平均換油率為3.95 tOil/tCO2；中國(guó)的非混相CO2驅(qū)油項(xiàng)目提高采收率幅度為3.0%～9.0%，平均約為5.5%。非混相CO2驅(qū)油技術(shù)在不同埋深的輕質(zhì)、中質(zhì)和重油油藏中都有應(yīng)用［21-23］。

2.3.2 中國(guó)CCUS-EOR技術(shù)

國(guó)際上CO2驅(qū)油技術(shù)是比較成熟的，從捕集到驅(qū)油利用的全流程都相對(duì)配套完善。中國(guó)在應(yīng)用和發(fā)展CO2驅(qū)油技術(shù)時(shí)學(xué)習(xí)和借鑒了歐美的成功經(jīng)驗(yàn)，并考慮了國(guó)情和油藏特點(diǎn)。從功能的獨(dú)立性考慮，中國(guó)發(fā)展和形成了多項(xiàng)CO2捕集驅(qū)油與埋存關(guān)鍵技術(shù)［5-7，24-31］：①包括燃煤電廠、天然氣藏伴生、石化廠、煤化工廠等不同碳排放源的CO2捕集技術(shù)。②包括氣驅(qū)油藏流體相態(tài)分析、巖心驅(qū)替、巖礦反應(yīng)等內(nèi)容的CO2驅(qū)開發(fā)實(shí)驗(yàn)分析技術(shù)。③以注入和采出等生產(chǎn)指標(biāo)預(yù)測(cè)為核心的CO2驅(qū)油藏工程設(shè)計(jì)技術(shù)。④涵蓋CCUS 資源潛力評(píng)價(jià)和油藏篩選的CO2驅(qū)油與封存評(píng)價(jià)技術(shù)。⑤包括CCUS 全過(guò)程相關(guān)材質(zhì)在各種可能工況下的腐蝕規(guī)律及防腐對(duì)策為主的CO2腐蝕評(píng)價(jià)技術(shù)。⑥以水氣交替注入工藝、多相流體舉升工藝為主的CO2驅(qū)注采工藝技術(shù)。⑦包括CO2管道輸送和壓注、產(chǎn)出流體集輸處理和循環(huán)注入的CO2驅(qū)地面工程設(shè)計(jì)與建設(shè)技術(shù)。⑧以氣驅(qū)生產(chǎn)調(diào)整為主要目的的氣驅(qū)油藏生產(chǎn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)技術(shù)。⑨“空天-近地表-油氣井-地質(zhì)體-受體”一體化安全監(jiān)測(cè)與預(yù)警的CO2驅(qū)安全防控技術(shù)。⑩涵蓋CCUS 經(jīng)濟(jì)性潛力評(píng)價(jià)和CO2驅(qū)油項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)可行性評(píng)價(jià)的CO2驅(qū)油技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)技術(shù)。

上述涵蓋捕集、選址、容量評(píng)估、注入、監(jiān)測(cè)和模擬等在內(nèi)的關(guān)鍵技術(shù)，為全流程CCUS 工程示范提供了重要的技術(shù)支撐，并在實(shí)踐過(guò)程中逐步完善和成熟［6］。

中國(guó)在CCUS-EOR 技術(shù)研發(fā)與實(shí)踐中已開始展現(xiàn)自己的特色與優(yōu)勢(shì)。在驅(qū)油理論方面，擴(kuò)展了CO2與原油的易混相組分認(rèn)識(shí)［7］，為提高混相程度和改善非混相驅(qū)效果提供了理論依據(jù)；在油藏工程設(shè)計(jì)方面，建立了成套的CO2驅(qū)油全生產(chǎn)指標(biāo)預(yù)測(cè)油藏工程方法，為注氣參數(shù)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)調(diào)整提供了不同于氣驅(qū)數(shù)值模擬技術(shù)的新途徑［31-32］；在長(zhǎng)期埋存過(guò)程的仿真計(jì)算方面，基于儲(chǔ)層巖石礦物與CO2的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，建立了考慮酸巖反應(yīng)的數(shù)值模擬技術(shù)［33］；在地面工程和注采工程方面，形成了適合中國(guó)CO2驅(qū)油藏埋深較大且單井產(chǎn)量較低的實(shí)際情況的注采工藝技術(shù)［6，8，29］；在系統(tǒng)防腐方面，建立了全尺寸的腐蝕檢測(cè)中試平臺(tái)，滿足了注采與地面系統(tǒng)安全運(yùn)行的裝備測(cè)試需求［6］。

2.4 CCUS技術(shù)可持續(xù)發(fā)展影響因素

北美地區(qū)在CO2驅(qū)油技術(shù)方面有著長(zhǎng)時(shí)間的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐和積累，在20 世紀(jì)80 年代就已經(jīng)進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用階段。與之相適應(yīng)的還有廉價(jià)充足的氣源、網(wǎng)絡(luò)化輸氣管道、配套財(cái)稅政策等有利于CO2驅(qū)油與封存技術(shù)工業(yè)化推廣的條件?？偨Y(jié)中國(guó)近十余年的研究與實(shí)踐，從國(guó)際視角分析全球注氣技術(shù)發(fā)展軌跡可以看出，CO2驅(qū)油與封存技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的可持續(xù)性主要取決于經(jīng)濟(jì)性，而政策環(huán)境、氣源保障、國(guó)際油價(jià)、油藏條件、稅收因素和油藏管理等因素對(duì)CO2驅(qū)油與封存項(xiàng)目成敗與效益也有不同程度的影響。

近十余年的CO2驅(qū)油與封存實(shí)踐表明，中國(guó)碳市場(chǎng)不成熟、氣源供給體系不健全、CO2換油率（噸油耗氣量）高以及采收率較低等實(shí)際情況均不同程度影響著CCUS 項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性［8］，進(jìn)而影響到CCUS技術(shù)在中國(guó)的可持續(xù)發(fā)展。以大情字井地區(qū)50 萬(wàn)噸工業(yè)化推廣項(xiàng)目為例，其具有經(jīng)濟(jì)性的前提條件是油價(jià)在90 美元/bbl 以上，提高采收率幅度不低于10%，氣源充足穩(wěn)定供應(yīng)。如果這三個(gè)條件中有一個(gè)滿足不了，項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性、規(guī)模效益和該地區(qū)CCUS業(yè)務(wù)的可持續(xù)就會(huì)受到影響。

中國(guó)陸相沉積低滲透油藏非均質(zhì)性較強(qiáng)，天然裂縫和人工裂縫交織，埋深較大，原油黏度較大，對(duì)CO2驅(qū)油與封存項(xiàng)目的成敗和效益帶來(lái)挑戰(zhàn)。若不采取數(shù)值模擬技術(shù)和氣驅(qū)油藏工程方法綜合論證這類油藏的氣驅(qū)產(chǎn)量等關(guān)鍵生產(chǎn)指標(biāo)［32］，恐難提高開發(fā)方案中技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)結(jié)果的科學(xué)合理性。

2014 年以來(lái)，國(guó)際油價(jià)持續(xù)下行并低位震蕩徘徊，給全球CCUS 活動(dòng)帶來(lái)了不小的影響。國(guó)際上CO2驅(qū)油項(xiàng)目數(shù)自從2014年以后沒有明顯增加。在中國(guó)，能源公司自主開展的CO2驅(qū)油與封存項(xiàng)目數(shù)也沒有顯著增加。在國(guó)際油價(jià)走勢(shì)不夠明朗的情況下，協(xié)調(diào)氣源，強(qiáng)制源匯匹配的動(dòng)力不足。

在氣源方面，中國(guó)尚未形成針對(duì)CO2驅(qū)油與封存技術(shù)應(yīng)用的、價(jià)格相對(duì)合理且穩(wěn)定供給的CO2氣源市場(chǎng)。以大情字井地區(qū)工業(yè)化推廣項(xiàng)目為例，在沒有外部供給市場(chǎng)保障的情況下，自籌的相對(duì)低成本天然氣伴生CO2產(chǎn)量不足以支撐CO2驅(qū)50 萬(wàn)噸生產(chǎn)能力的需求。在美國(guó)，已經(jīng)形成了天然CO2氣藏為主體的氣源穩(wěn)定供給體系，解決了氣源問(wèn)題。

當(dāng)前中國(guó)CO2驅(qū)油技術(shù)整體處于工業(yè)化試驗(yàn)階段，還存在若干需要解決或完善的技術(shù)問(wèn)題［22］，例如：如何進(jìn)一步降低CO2驅(qū)單位產(chǎn)能投資，如何提高CO2驅(qū)油藏的管理水平特別是延遲氣竄和避免“應(yīng)混未混”現(xiàn)象的出現(xiàn)以及持續(xù)改善注氣效果等。這些問(wèn)題對(duì)于CO2驅(qū)油技術(shù)在石油企業(yè)的可持續(xù)應(yīng)用也有一定影響。

全流程項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)和商業(yè)模式尚不明確。除了前期投資大、運(yùn)行成本高、經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)高之外，大型全流程CCUS 項(xiàng)目還往往具有跨行業(yè)、跨地域和跨部門特點(diǎn)，涉及“國(guó)家-地方-企業(yè)”關(guān)系。尋找恰當(dāng)?shù)纳虡I(yè)模式和項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)模式，能夠在利益相關(guān)方之間合理配置資源，使項(xiàng)目效益最大化，促進(jìn)CCUS 技術(shù)可持續(xù)發(fā)展。然而，中國(guó)在這方面并沒有成功的實(shí)踐和成熟的經(jīng)驗(yàn)。

只有油藏條件、氣源保障、國(guó)際油價(jià)、油藏管理、商業(yè)模式等重要條件都基本具備了，輔以國(guó)家層面支持和財(cái)稅政策導(dǎo)向，CO2驅(qū)油技術(shù)才能成長(zhǎng)為中國(guó)低滲透油藏開發(fā)的主體接替技術(shù)，CCUS 在能源企業(yè)才能落地生根，開花結(jié)果，長(zhǎng)期發(fā)展下去。

2.5 中美CO2驅(qū)油技術(shù)發(fā)展條件對(duì)比

2.5.1 危機(jī)感和政策導(dǎo)向助推北美氣驅(qū)大發(fā)展

通過(guò)本國(guó)原油快速增產(chǎn)應(yīng)對(duì)石油危機(jī)。世界第一次石油危機(jī)使美國(guó)工業(yè)生產(chǎn)下降14%。加大國(guó)內(nèi)勘探開發(fā)力度，推廣氣驅(qū)等強(qiáng)化采油技術(shù)快速增產(chǎn)成為美國(guó)降低石油對(duì)外依存度的重要舉措。

通過(guò)政策法規(guī)導(dǎo)向激活美國(guó)國(guó)內(nèi)石油市場(chǎng)。美國(guó)立法機(jī)構(gòu)通過(guò)能源安全應(yīng)急法案，放松油價(jià)管控，出臺(tái)有利的稅收和市場(chǎng)準(zhǔn)入政策，吸引各類企業(yè)增加投資，全面激活其國(guó)內(nèi)油氣勘探生產(chǎn)市場(chǎng)，包括建成了CO2長(zhǎng)輸管道。

美國(guó)適合CCUS-EOR 的資源條件優(yōu)越。美國(guó)在低滲透油藏、高滲透油藏、過(guò)渡帶油藏都有商業(yè)成功的CO2驅(qū)油項(xiàng)目，證實(shí)了適合CO2驅(qū)的油藏資源是龐大的；美國(guó)能源部2006 年發(fā)布的報(bào)告顯示，適合CO2驅(qū)地質(zhì)儲(chǔ)量超過(guò)120 億噸。美國(guó)巨型氣藏通過(guò)管網(wǎng)輸送70%以上驅(qū)油用氣，建立了多元化的CO2氣源供給體系，徹底解決了氣源問(wèn)題。美國(guó)每過(guò)5～6 a 進(jìn)行一次油氣資源評(píng)價(jià)，為CCUS 源匯匹配和輸氣管網(wǎng)等基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃建設(shè)提供了重要依據(jù)，推動(dòng)了美國(guó)CO2驅(qū)油技術(shù)的持續(xù)發(fā)展與應(yīng)用。

2.5.2 中國(guó)CO2驅(qū)油與封存技術(shù)推廣存在瓶頸

第一，氣源供給問(wèn)題突出。中國(guó)主要石油公司內(nèi)部可用碳源規(guī)模小而分散，企業(yè)外部碳源市場(chǎng)尚未形成，價(jià)格高且不可控，保供壓力大。

第二，油田與碳源之間缺少匹配橋梁（輸送管網(wǎng)），導(dǎo)致大量高濃度CO2氣源不能轉(zhuǎn)化為驅(qū)油資源輸送到油田，也導(dǎo)致石油企業(yè)難以啟動(dòng)大型CO2驅(qū)油與封存項(xiàng)目。CO2輸送管網(wǎng)建設(shè)與運(yùn)營(yíng)既涉及跨行業(yè)的上下游企業(yè)，也涉及地企關(guān)系，難以一蹴而就。

第三，CO2驅(qū)油技術(shù)效果還不夠明朗。中國(guó)低滲透油藏單井產(chǎn)量較低，注氣后產(chǎn)量增幅達(dá)50%～100%，絕對(duì)增量仍然較低，是否還有大幅度提高產(chǎn)量途徑，須進(jìn)一步探索。中國(guó)完成全生命周期的注氣項(xiàng)目甚少，注氣效果未能完整展現(xiàn)和評(píng)估，在一定程度上影響投資決策。

第四，低油價(jià)不利CO2驅(qū)油與封存技術(shù)推廣。CO2驅(qū)油與封存項(xiàng)目具有高技術(shù)與資金密集的特點(diǎn)，項(xiàng)目前期資金需求量大，投資回收期偏長(zhǎng)，低油價(jià)下推動(dòng)CCUS-EOR技術(shù)推廣應(yīng)用的難度增大。

此外，中國(guó)正在運(yùn)行的CO2驅(qū)油與封存項(xiàng)目多數(shù)是由示范項(xiàng)目延續(xù)而來(lái)，普遍存在規(guī)模偏小、各類資源匹配難度大、邊建設(shè)邊實(shí)踐邊積累邊提高的狀況。

3 中國(guó)CCUS產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策建議

CO2驅(qū)油與封存技術(shù)處于工業(yè)試驗(yàn)階段 CO2驅(qū)油技術(shù)是極具優(yōu)勢(shì)和潛力的低滲透油藏提高采收率技術(shù)。目前中國(guó)CO2驅(qū)油與封存項(xiàng)目累積實(shí)施近300 個(gè)井組，涵蓋了多種油藏和氣源類型，CO2驅(qū)油與封存技術(shù)在中國(guó)已處于工業(yè)性試驗(yàn)階段，個(gè)別示范項(xiàng)目取得了良好的國(guó)際影響。

CO2驅(qū)油與封存技術(shù)推廣只欠東風(fēng) 發(fā)展CO2驅(qū)油技術(shù)是提高低滲透油藏采收率的現(xiàn)實(shí)需要又契合國(guó)家低碳發(fā)展戰(zhàn)略。從機(jī)理上，CO2驅(qū)具有增產(chǎn)石油和碳減排的雙重功能。評(píng)價(jià)認(rèn)為，中國(guó)混相條件較好的技術(shù)可行CO2驅(qū)潛力約為70 億噸，CO2驅(qū)年產(chǎn)油量有望達(dá)千萬(wàn)噸規(guī)模，相應(yīng)的年減排CO2量有望超過(guò)3 000 萬(wàn)噸，潛力很大［30-31］。從CO2驅(qū)油技術(shù)準(zhǔn)備、CO2驅(qū)資源潛力和中外碳減排形勢(shì)判斷，CO2驅(qū)在中國(guó)基本具備大規(guī)模推廣的現(xiàn)實(shí)條件［30］。加強(qiáng)氣源工作、推動(dòng)規(guī)模試驗(yàn)、采用低成本CO2驅(qū)油工藝和提升氣驅(qū)油藏經(jīng)營(yíng)管理水平，以及積極爭(zhēng)取國(guó)家政策支持是中國(guó)加快推進(jìn)CO2驅(qū)油技術(shù)工業(yè)化的重要任務(wù)［29］。

優(yōu)選重點(diǎn)區(qū)域大力推動(dòng)百萬(wàn)噸級(jí)CCUS 項(xiàng)目鄂爾多斯盆地是中國(guó)最大的油氣生產(chǎn)基地，油田周邊存在億噸級(jí)煤化工碳排放源，有開展大規(guī)模CCUS 項(xiàng)目的源匯匹配有利條件；鄂爾多斯盆地地質(zhì)情況相對(duì)簡(jiǎn)單，地震活動(dòng)弱，有開展大規(guī)模CCUS項(xiàng)目的穩(wěn)定地質(zhì)構(gòu)造等有利條件。鄂爾多斯盆地所屬陜甘寧蒙等省區(qū)的社會(huì)與民族關(guān)系和諧。中美氣候變化聯(lián)合聲明中，中國(guó)政府選定在鄂爾多斯盆地陜西境內(nèi)進(jìn)行CCUS 規(guī)?；痉妒怯锌茖W(xué)依據(jù)的［23］。

加快推進(jìn)鄂爾多斯地區(qū)百萬(wàn)噸項(xiàng)目的具體建議 在陜西省建設(shè)百萬(wàn)噸級(jí)的碳捕集封存項(xiàng)目不僅僅是展現(xiàn)中國(guó)應(yīng)對(duì)氣候變化的實(shí)際行動(dòng)，還是能源公司探索可持續(xù)發(fā)展途徑的主動(dòng)行為，具有戰(zhàn)略創(chuàng)新和示范意義。近年來(lái)，國(guó)際油價(jià)在60 美元/bbl左右徘徊，中外多家研究機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，油價(jià)將長(zhǎng)期在此價(jià)位震蕩運(yùn)行。在此油價(jià)背景下，實(shí)施百萬(wàn)噸規(guī)模CO2驅(qū)油與封存項(xiàng)目建設(shè)不僅是技術(shù)和投資的問(wèn)題，還存在跨行業(yè)資源配置問(wèn)題。因此，國(guó)家和地方參與協(xié)調(diào)和政策支持是及其重要的。

根據(jù)“陜甘寧蒙地區(qū)CO2捕集、驅(qū)油與埋存重大現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方案編制與百萬(wàn)噸級(jí)示范項(xiàng)目”概念設(shè)計(jì)和預(yù)可行性研究成果［21］，在鄂爾多斯地區(qū)百萬(wàn)噸級(jí)CO2注入項(xiàng)目投資總額超過(guò)50 億元（人民幣），可建成百萬(wàn)噸原油生產(chǎn)能力。為此，需要建設(shè)具有年輸送CO2能力400 萬(wàn)噸的300 公里長(zhǎng)距離超臨界輸氣管道，評(píng)價(jià)期內(nèi)累積注入CO2量達(dá)2 273 萬(wàn)噸，評(píng)價(jià)期末CO2封存率約為80%。

根據(jù)該項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)評(píng)估數(shù)據(jù)提出，在現(xiàn)行法律法規(guī)和能源行業(yè)財(cái)稅政策體系的基礎(chǔ)上，將管道工程作為應(yīng)對(duì)氣候變化基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)待，由國(guó)家出資（或吸引能源行業(yè)外資金）建設(shè)長(zhǎng)輸管道工程（占項(xiàng)目投資比例約20%）；項(xiàng)目建設(shè)方籌措無(wú)息（或低息）貸款（占項(xiàng)目投資比例約40%）；陜甘寧蒙相關(guān)省區(qū)地方政府實(shí)施碳封存補(bǔ)貼試點(diǎn)等。通過(guò)上述政策性措施，鼓勵(lì)相關(guān)能源企業(yè)在低油價(jià)下（油價(jià)低于65 美元/bbl）建設(shè)實(shí)施該規(guī)?；疌O2驅(qū)油與封存項(xiàng)目，并獲得經(jīng)濟(jì)效益（項(xiàng)目收益將由國(guó)家、地方，以及參與企業(yè)共享），打通規(guī)?；疌O2驅(qū)油與封存項(xiàng)目的可持續(xù)性發(fā)展的途徑。

建設(shè)和實(shí)施大規(guī)模的CCUS 項(xiàng)目可帶來(lái)客觀的就業(yè)機(jī)會(huì)，拉動(dòng)CCUS 相關(guān)技術(shù)與裝備制造業(yè)的發(fā)展，推動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型并帶動(dòng)區(qū)域內(nèi)碳減排和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的有效融合。此外，還能帶動(dòng)學(xué)科交叉和產(chǎn)業(yè)人才的培養(yǎng)。CCUS 技術(shù)可以大幅度減少嚴(yán)重缺水省份油田開發(fā)對(duì)注水量的需求，還可以提高10%左右的原油采收率，既減少了碳排放還創(chuàng)造了新經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。因此，實(shí)施百萬(wàn)噸級(jí)項(xiàng)目是陜甘寧蒙等省區(qū)綠色發(fā)展的一個(gè)機(jī)遇。

CCUS 產(chǎn)業(yè)化的法律法規(guī)需求 完善應(yīng)對(duì)氣候變化相關(guān)法規(guī)。根據(jù)需要進(jìn)一步修改完善能源、節(jié)能、可再生能源、循環(huán)經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等相關(guān)領(lǐng)域法律法規(guī)，發(fā)揮相關(guān)法律法規(guī)對(duì)推動(dòng)CCUS 應(yīng)對(duì)氣候變化工作的促進(jìn)作用，保持各領(lǐng)域政策與行動(dòng)的一致性，形成協(xié)同效應(yīng)。

中國(guó)發(fā)展CCUS 的政策法規(guī)需求主要包括八個(gè)方面的內(nèi)容［31］：形成CCUS 相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)體系、建立碳排放權(quán)交易制度、建立碳排放認(rèn)證核查制度、完善碳減排財(cái)稅和價(jià)格政策、完善碳減排投融資政策、豐富碳排放源頭綜合控制手段、健全CCUS 立項(xiàng)行政審批制度、規(guī)范大型CCUS項(xiàng)目商業(yè)模式。

4 結(jié)論

CO2驅(qū)既是大幅度提高低滲透油藏采收率的有效手段，也是碳排放企業(yè)規(guī)模碳減排工作重要抓手。大力發(fā)展CO2驅(qū)油和封存技術(shù)是中國(guó)低滲透油藏開發(fā)業(yè)務(wù)可持續(xù)發(fā)展的需要，是有效減少未來(lái)碳稅繳納規(guī)模的重要途徑，對(duì)推動(dòng)國(guó)家綠色低碳發(fā)展有示范意義。

中國(guó)能源企業(yè)應(yīng)把握全國(guó)碳排放權(quán)交易市場(chǎng)建設(shè)和碳稅征收準(zhǔn)備戰(zhàn)略機(jī)遇期，通盤籌謀并加快CO2驅(qū)油技術(shù)工業(yè)化應(yīng)用進(jìn)程，為國(guó)家綠色低碳發(fā)展做出貢獻(xiàn)。