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二氧化碳捕集、應用與封存（CCUS）技巧，是指把產業生孩子等經過歷程中排放的二氧化碳捕集提純，繼而投進新的生孩子經過歷程停止再應用和封存。2022年，我國首個百萬噸級CCUS項目中國石化“齊魯石化—成功油田百萬噸級CCUS項目”正式注氣運轉，每年約減排二氧化碳100萬噸，相當于每年植樹近900萬棵，無力推進了動力綠色低碳轉型。
招致全球變熱的二氧化碳，不只能注進地下封存、完成減排，還能成為減產石油的“噴鼻餑餑”？
在山東淄博齊魯石化第二化肥廠，聳立著兩個巨型儲罐。顛末處置的液體二氧化碳從罐中動身，搭乘專屬“地鐵”——我國最長的二氧化碳保送管道，一路向北保送109公里后，抵達“起點站”成功油田正理莊油田生孩子區，被注進地下油躲封存的同時，驅動更多石油產出來。
這是中國石化成功油田和齊魯石化聯手打造的國際首個百萬噸級二氧化碳捕集、應用與封存（CCUS）示范工程。“把產業生孩子等經過歷程中排放的二氧化碳捕集提純，繼而投進新的生孩子經過歷程停止再應用和封存，恰是CCUS技巧的道理。”成功油田CCUS油躲開闢研討高等專家張傳寶說。
據測算，項目估計15年可增油300萬噸，每年約減排二氧化碳100萬噸，相當于每年植樹近900萬棵，無力推進了動力綠色低碳轉型。
翻開技巧“年夜門”——
“磨刀石”里采石油
不止一次，張傳寶恨不得鉆到3000米深的地下油層中一探討竟，“究竟怎么把油從‘磨刀石’里擠出來？”
“地下的石油并非像河道一樣不受拘束活動，有些低滲入油躲貯存在地下幾千米深的巖石裂縫中，開采難度年夜。叫醒這塊‘覺醒’的地下寶躲，對我國動力平安具有主要意義。”幾十年來，張傳寶一向在試圖“啃下”油田開闢的一塊“硬骨頭”——低滲入油躲。
要想把石油采出，往往要靠水來驅動，可低滲入油躲的儲層巖石像磨刀石一樣致密、堅固。一些情況下，水注不出來，油采不出來。
水注不出來，無孔不進的氣行不可？科研任務者盯上了二氧化碳。“超臨界二氧化碳有奇特的機能，密度像液態，黏度像氣體，分子構造小、黏度小，更不難進進低滲巖石的孔隙中。假如能讓它與原油混相為一種液體，增添原油活動性，就能讓底本潛藏在孔隙中的原油‘現身’，進步原油產量。”張傳寶說。
那時，國際CCUS技巧尚屬科研“無人區”。1996年開端，科研任務者花了3年時光，自行design物理模仿裝配，經由過程一次次物理評價和實驗，找到了影響二氧化碳與原油混相的三年夜原因——壓力、溫度、原油物性，為后期實際研討奠基了基本。
實際證實了二氧化碳驅油卓有成效，但實行起來并不順遂。2008年，油田科研任務者在成功油田高89—1區塊停止實驗。“在地下，油躲壓力到達必定值，二氧化碳處于超臨界狀況，有較年夜消融能包養力，原油溶進二氧化碳，混相為一種液體。可現實操縱時，壓力達不到適合值，招致氣和油‘各行其道’、難以互溶。”張傳寶說。
究竟多年夜壓力，才幹讓原油和二氧化碳在地下互溶？2013年，油田科研任務者移師成功油田樊142區塊，展開了長達1800多天的實驗，壓力值從17兆帕一點點往上提……終于，當壓力值升到40兆帕時，石油從井口噴薄而出。
破解混相壓力值這個要害困難后，二氧化碳與孔隙中的原油勝利互溶，原油充足活動起來，區塊內石油產量年夜年夜晉陞。由此，“二氧化碳高壓混相驅”技巧構成，并獲得礦場利用衝破，勝利翻開了CCUS技巧“年夜門”。
買通利用堵點——
完成二氧化碳全密閉高效注進
實驗數據顯示，二氧化碳驅油效力比慣例水驅高40%，可進步石油采收率7至20個百分點。但從先導實驗走向範圍化利用，并不不難。
“究竟怎么把包養二氧化碳平安高效注進地下？”在成功油田CCUS項目部扶植保證部高等主管趙鐵軍看來，這是障礙利用的難點。在原有的注進形式下，跟著壓力和溫度的變更，液化的二氧化碳中有20%—30%會釀成氣態，靜靜“溜走”，下降了封存效力。
可否研發一套裝備，防止二氧化碳“溜走”？翻文獻、詢專家、蹲現場……趙鐵軍與團隊反復修正design計劃，一次次建模、桌演、優化，霸佔二氧化碳全密閉高效注進技巧難關。
在正理莊油田生孩子區，有一臺具有完整自立常識產權的模塊化、主動化、尺度化二氧化碳全密閉高效注進裝配，裝配旁布設著幾條白色管路，下面標誌著“回流”“壓力”等。
“經由過程增設回流遇冷管路和高壓氣液分別裝配，讓‘溜走’的二氧化碳進包養網進裝配，液化后可再次注進，完成了二氧化碳全密閉高效注進。”成功油田CCUS項目部司理于法珍先容。
二氧化碳完成高效注進，除了密閉，計量也是要害，向井下注二氧化碳時，得精準把控注進量。2018年，趙鐵軍曾到多個油田調研，發明CCUS技巧推行利用時，東西的品質計量技巧遲遲難以衝破，若是從國外購買高壓準確流量計，收入不菲。
怎么給二氧化碳注進設備安上“眼睛”？有一天，趙鐵軍給侄子教導物理功課，正好講到了東西的品質與密度的盤算方式。“能不克不及用密度和體積換算，得出二氧化碳的東西的品質？”趙鐵軍靈光一現。
半年時光里，趙鐵軍與團隊現場測取了上萬組數據，采集分歧壓力下的二氧化碳密度，立異制作出最高壓力為40兆帕的密度圖版，再將二氧化碳集成到體積流量計中，從而準確盤算出二氧化碳的東西的品質。
範圍化利用中，困難被一道道霸佔：針對分歧的氣竄通道，研發構成響應的封堵技巧；實行采出氣液全部旅程密閉集輸與處置工藝，將采出液中的二氧化碳收受接管，停止二次驅油與封存……封存率一次能到60%—70%，經由過程屢次捕集、再注進，地下油躲就能成為完整封存二氧化碳的“保險箱”。
這些豐盛的工程實行經歷，為CCUS項目扶植供給技巧尺度。2022年，包養中國石化“包養網齊魯石化—成功油田百萬噸級CCUS項目”正式注氣運轉，標志著我國CCUS財產開端進進技巧示范中后段——成熟的貿易化運營。
補強財產鏈條——
建二氧化碳專屬“地鐵”
“工程籠罩低滲入油躲儲量2500多萬噸，依照打算，將來15年要向油田注進二氧化碳1000萬噸。”成功油田機械裝備高等專家叢巖說。
上萬萬噸的二氧化碳從哪來？“在齊魯石化第二化肥廠，煤氣化妝置排放的二氧化碳尾氣屬于優質的二氧化碳資本，機能穩固，純度高達90%。”叢巖先容，齊魯石化經由過程液化提純技巧，收受接管煤氣化妝置尾氣中的二氧化碳，加倍節能。
接著，二氧化碳要經過的事況“遠程跋涉”，保送至百公里外的正理莊油田生孩子區。如何確保遠間隔運輸全部旅程平安高效？
“開初用罐車，不環保，效力也低。”叢巖說，于是，他們想到為二氧化碳建一條專屬“地鐵”——二氧化碳運輸管道。
“實際上講，要完成二氧化碳在管道內液態保送有兩種方法，一種是常壓高溫液化，但不難帶來泥土凍脹、周遭的狀況傷害損失等題目；另一種常溫高壓液化，條件是要確保管道內壓力一直高于液化壓力，這就需求一臺增壓裝備。”叢巖說，在此前，成熟的二氧化碳增壓裝配技巧一向是短板，裝配重要依靠入口。
在齊魯石化第二化肥廠廠區，間隔儲罐不遠的保送管道首站，一臺正在運轉的年夜排量增壓泵轟轟作響。“這是具有自立常識產權的國際首臺二氧化碳增壓泵。”叢巖先容，“增壓泵design壓力高達12兆帕，相當于指甲蓋鉅細的面積蒙受了120公斤的份量，確保了二氧化碳在長間隔的管道內一直堅持常溫液化狀況。”
2023年7月11日，我國首條百萬噸、百公里高壓常溫密相二氧化碳保送管道正式投運，管道全長109千米，design最年夜輸量可達170萬噸/年，標志著我國初次完成二氧化碳長間隔密相管輸，對推進我國CCUS全財產鏈範圍化成長具有主要意義。“這條專屬‘地鐵’每年可削減4萬輛罐車行駛損耗，節儉車用自然氣約200萬立方米。”叢巖先容。
本年6月，正理莊油田生孩子區已累計注進二氧化碳90萬噸，有21口油井完成自噴，日產原油從220噸晉陞至415噸。
耳畔是轟叫的機械聲，面前是一座座聳立的鉆塔。“一頭連著綠色低碳，一頭連著動力平安，CCUS技巧年夜有可為。”正理莊采油治理區黨支部書記焦俊杰說。