廣東：海上二氧化碳實(shí)現(xiàn)首次封存、首次回收

地下巖層深處，不但有珍貴的油氣資源，也有二氧化碳等溫室氣體。近年來，在海洋油氣鉆探過程中，如何通過技術(shù)手段捕獲伴生的二氧化碳，將其封存在海底乃至加以利用，對(duì)于減少大氣中的二氧化碳排放濃度，實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)有著重要意義，很多企業(yè)也從多種途徑開展了有益探索。

有效處理處置" 助力“雙碳”目標(biāo)

研究表明，即便充分利用替代能源和生態(tài)系統(tǒng)吸收，我國(guó)碳達(dá)峰后每年仍有數(shù)億噸的二氧化碳負(fù)排放缺口。在這種情況下，利用技術(shù)手段進(jìn)行碳捕集、利用與封存至關(guān)重要，

二氧化碳捕集、利用與封存技術(shù)，英文名稱為Carbon Capture Utilization and Storage，簡(jiǎn)稱CCUS。該項(xiàng)技術(shù)旨在從工業(yè)生產(chǎn)、能源利用或大氣中分離出二氧化碳，并通過利用或注入地層的方式實(shí)現(xiàn)永久減排。這被公認(rèn)為是當(dāng)前促進(jìn)減碳、全球應(yīng)對(duì)氣候變化和實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的重要措施和技術(shù)手段之一。

CCUS技術(shù)主要包括二氧化碳捕集、運(yùn)輸、利用和封存四個(gè)主要環(huán)節(jié)。捕集環(huán)節(jié)主要利用化學(xué)吸收、物理吸附、膜分離等方法從排放源中分離出二氧化碳；運(yùn)輸環(huán)節(jié)通過管道、船舶等方式將捕集的二氧化碳運(yùn)輸?shù)街付ǖ攸c(diǎn)；利用環(huán)節(jié)將二氧化碳轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的化學(xué)品或用于強(qiáng)化石油開采等；封存環(huán)節(jié)則是通過一定技術(shù)手段將捕集的二氧化碳注入深部地質(zhì)儲(chǔ)層，使其與大氣長(zhǎng)期隔絕，封存方式主要包括地質(zhì)封存和海洋封存。

目前，CCUS技術(shù)已廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，例如在煤炭、石油、天然氣等化石能源的生產(chǎn)、消費(fèi)過程中以及在鋼鐵、水泥等高能耗、高排放行業(yè)的生產(chǎn)過程中有效減少二氧化碳排放；捕集回的二氧化碳在農(nóng)業(yè)中可用作植物生長(zhǎng)促進(jìn)劑，在食品工業(yè)中可用于碳酸飲料制造等。

據(jù)專家介紹，目前CCUS項(xiàng)目多集中在石油開采行業(yè)，主要原因就是其不但能實(shí)現(xiàn)碳封存，還有助于強(qiáng)化石油開采。

“在很多人的想象中，石油在地下就像一條河流或者一片湖泊，但其實(shí)大部分石油都藏在巖石的孔隙和縫隙中。想要把石油開采出來，一般需要靠水來驅(qū)動(dòng)。而一些低滲、特低滲的油藏，巖石像鐵板一塊，水根本沒有辦法進(jìn)入?！笔蛯＜医榻B。

正如搖晃碳酸飲料瓶后再打開瓶蓋，會(huì)有大量液體噴出，二氧化碳也是優(yōu)良的驅(qū)油介質(zhì)。相比于水，它有更強(qiáng)的擴(kuò)散性和溶解膨脹石油的作用，更容易進(jìn)入到低滲巖芯的孔隙中。將液態(tài)二氧化碳注入油層后，不但可以增加原油流動(dòng)性，還能讓原本躲藏在巖層縫隙中的原油“現(xiàn)身”，從而提高石油采收率。

首次海上封存" 填補(bǔ)技術(shù)空白

二氧化碳注入是一種常見的海上碳封存方式，也是國(guó)際公認(rèn)的有效促進(jìn)碳減排的重要措施。具體來講，海上碳封存就是通過工程技術(shù)手段，把捕集到的二氧化碳直接注入至地下800米到3500米深度范圍內(nèi)的陸上或海底咸水層。

目前多數(shù)業(yè)界學(xué)者認(rèn)為，將二氧化碳注入海洋的深度越大，封存效果越好。注入至3000米以上深度的海洋中，則70%以上二氧化碳的保存時(shí)間超過500年，甚至可達(dá)上千年。

2023年6月，在珠江口盆地，我國(guó)首個(gè)海上碳封存示范工程正式投用。這標(biāo)志著我國(guó)初步形成海上二氧化碳注入、封存和監(jiān)測(cè)的全套鉆完井技術(shù)和裝備體系，填補(bǔ)了我國(guó)海上二氧化碳封存技術(shù)的空白。

這一海上碳封存示范項(xiàng)目位于廣東恩平15-1平臺(tái)，這也是目前亞洲甲板面積最大、組塊重量最重、設(shè)備最多、功能最齊全的海上石油生產(chǎn)平臺(tái)。碳封存工程啟動(dòng)后，每天大約有12萬立方米的二氧化碳在這里封存到海底，這些氣體可以充裝近6萬瓶二氧化碳滅火器。

據(jù)專家介紹，首個(gè)項(xiàng)目選定在恩平15-1油田的原因，是因?yàn)樵撚吞锸俏覈?guó)南海東部首個(gè)高含二氧化碳?xì)忭斢筒亍?/p>

通常，在海洋油氣鉆探開發(fā)過程中，伴生氣是不可避免的，而二氧化碳就是伴生氣的重要組分。不過在大多數(shù)情況下，伴生氣中的二氧化碳含量只有20%—30%，但恩平15-1油田伴生氣中的二氧化碳含量超過了95%，顯著超出了常規(guī)數(shù)值。

“據(jù)測(cè)算，恩平15-1平臺(tái)產(chǎn)生的二氧化碳總量將超過150萬噸。如此大量的二氧化碳隨原油共同開采出來，不僅會(huì)腐蝕海上平臺(tái)設(shè)施和海底管線，還將增加我國(guó)二氧化碳排放量。因此，為這些二氧化碳找一個(gè)可靠的‘歸宿’很有必要?！?/p>

據(jù)中國(guó)海油深圳分公司相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，該項(xiàng)目攻克一系列難題，創(chuàng)新應(yīng)用了7項(xiàng)國(guó)內(nèi)首創(chuàng)技術(shù)，自主研發(fā)制造出我國(guó)首套海上二氧化碳封存裝置，并自主設(shè)計(jì)實(shí)施了我國(guó)首口海上二氧化碳回注井，實(shí)現(xiàn)了二氧化碳的零排放。

“項(xiàng)目預(yù)計(jì)高峰年可封存二氧化碳30萬噸，累計(jì)封存二氧化碳近150萬噸，減排量相當(dāng)于植樹近1400萬棵或停開近100萬輛轎車。工程的成功投用為整個(gè)粵港澳大灣區(qū)提供了快速降碳的可行方案?！?/p>

首個(gè)回收項(xiàng)目" 達(dá)到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)

2024年8月，在位于廣東珠海的亞洲最大天然氣陸岸處理終端高欄終端，華南地區(qū)首個(gè)海上二氧化碳回收利用項(xiàng)目投產(chǎn)。作為“美麗中國(guó)”珠海實(shí)踐重點(diǎn)項(xiàng)目之一，此次項(xiàng)目同樣由中海石油深海開發(fā)有限公司建設(shè)。

這一項(xiàng)目建成年產(chǎn)能20萬噸的二氧化碳生產(chǎn)裝置，采用物理、化學(xué)工藝處理二氧化碳，新建1套生產(chǎn)單元、2座儲(chǔ)存球罐和1套裝車外輸單元。項(xiàng)目可回收離岸240至260公里白云氣田群7個(gè)氣田產(chǎn)出天然氣中的二氧化碳，經(jīng)過去雜、提純、增壓等流程，最終制造成-19℃、2.1MPa的液態(tài)二氧化碳產(chǎn)品。

最終，這些二氧化碳產(chǎn)品會(huì)通過槽車外輸，銷售給其他用戶工廠，用于工業(yè)生產(chǎn)或進(jìn)一步將其加工成滅火器、制冷劑、干冰等產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)減少碳排放和提高經(jīng)濟(jì)效益雙豐收。

按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，食品級(jí)二氧化碳的純度要達(dá)到99.9%以上。通過完善的運(yùn)維管理體系和逐步深入的調(diào)試，高欄終端生產(chǎn)的二氧化碳產(chǎn)品純度超過99.98%，已經(jīng)高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到國(guó)際級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

為保障項(xiàng)目高效開展以及進(jìn)一步降本提質(zhì)增效，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)前期多次進(jìn)行實(shí)地調(diào)研、專題研究、工藝比選等工作，并充分依托原有設(shè)備及工藝系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，大幅減少改造工程量，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵設(shè)備國(guó)產(chǎn)化。

考慮到新增項(xiàng)目會(huì)相應(yīng)增加能耗，項(xiàng)目工程在設(shè)計(jì)時(shí)秉著綠色環(huán)保、節(jié)能減排、高效運(yùn)行的原則，開展了一系列的優(yōu)化。例如裝置采用多級(jí)換熱多段回收，最大限度回收脫烴塔出口凈化氣熱量，只需微補(bǔ)熱量即可保障裝置正常運(yùn)行。二氧化碳?jí)嚎s機(jī)改為變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)，降低電能損耗，減少碳排放。新建的循環(huán)水系統(tǒng)采用節(jié)能型冷卻塔，每年可節(jié)省電量33萬千瓦時(shí)，與傳統(tǒng)機(jī)電冷卻塔相比可節(jié)水量40%。

“項(xiàng)目依托原有設(shè)備，加上我們預(yù)留了生產(chǎn)用地，降本提質(zhì)增效非常明顯。”中海石油深海開發(fā)有限公司白云天然氣作業(yè)公司高欄終端總監(jiān)張伍介紹說，雖然二氧化碳回收利用技術(shù)已經(jīng)很成熟，但是氣源組分不同，整個(gè)回收利用的組成裝備也不一樣。我們的天然氣高濕、高硫、高烴，整個(gè)工程包的組成、參數(shù)、技術(shù)等，都要跟著改變，這也是對(duì)二氧化碳回收利用體系的一次技術(shù)提升、一次嶄新嘗試。

據(jù)中海石油深海開發(fā)有限公司高欄終端總監(jiān)賀啟昌介紹，這也是中國(guó)海油首個(gè)依托生產(chǎn)設(shè)施建設(shè)的二氧化碳回收利用項(xiàng)目，在終端原有脫碳設(shè)備的基礎(chǔ)上，根據(jù)海上天然氣高濕、高硫等特點(diǎn)自主設(shè)計(jì)研發(fā)成套生產(chǎn)裝置，進(jìn)一步完善了我國(guó)海上二氧化碳回收利用裝備技術(shù)體系，平均每年可減少二氧化碳排放約18萬噸。

“近年來，中海石油深海開發(fā)有限公司積極服務(wù)粵港澳大灣區(qū)國(guó)家重點(diǎn)戰(zhàn)略，持續(xù)打造管理現(xiàn)代化的綠色能源生產(chǎn)基地，天然氣年產(chǎn)量連年保持在60億方以上，累計(jì)供應(yīng)天然氣超680億方，占廣東省天然氣歷年消費(fèi)總量的1/5，低碳、安全、高效的清潔能源惠及粵港澳大灣區(qū)10個(gè)城市100余家企業(yè)和8000多萬人口?！?/p>