探索全球碳减排新路径

文章来源:中国石油报2019-11-05 23:37

“吉林油田成功示范了陆相沉积特低渗透油藏二氧化碳驱油与埋存的可行性,为未来工业二氧化碳规模效益埋存探索了一条可行之路。”
 
据美国国家冰雪数据中心(NSIDC)数据显示,北极海冰数量于今年9月18日达到年度最低值——只有160万平方英里。全球气候变暖致使冰山消融、海平面上升、部分岛屿消失、厄尔尼诺现象肆虐、极端天气频发,深刻地影响着人类文明进程,威胁着我们每个人的生存环境。
 
大力推进二氧化碳减排,应对全球气候变暖,是全人类共同的任务。而推进CCUS(碳捕集、利用与封存)发展,不可或缺,势在必行。
 
IPCC(联合国政府间气候变化专门委员会)认为:“如果没有CCS(碳捕集与封存),绝大多数模式都不能实现减排目标。”国际能源署认为,要实现本世纪末温升不超过2摄氏度和1.75摄氏度的目标,全球CCS累计减排贡献分别要达到14%和32%。CCS作为解决全球气候变暖最具发展前景的解决方案之一,在国际上已广泛开展。截至2019年年初,全球已有43个大型一体化CCS项目。
 
CCUS技术是CCS技术的升级新趋势,与CCS相比,可以将二氧化碳“变废为宝”,产生经济效益。CCUS是指将二氧化碳从工业排放源中分离后直接封存利用,以实现二氧化碳减排的工业过程。作为一项有望实现化石能源大规模低碳利用的新兴技术,是未来减少二氧化碳排放、保障国际能源安全和实现可持续发展的重要手段。
 
2016年,我国签署了应对全球气候变化的《巴黎协定》。应对全球气候变化,实现《巴黎协定》目标,CCUS技术不可或缺。我国作为二氧化碳最大排放国,排放量约占全球1/4。近年来,我国积极地应对气候变化,不断加大投入,践行减排承诺。据不完全统计,我国共发布了26项国家级CCUS技术相关的政策文件。《“十三五”控制温室气体排放工作方案》《能源技术革命创新行动计划(2016-2030年)》等10余项国家政策,及陕西、广东等多个省级规划,均明确鼓励发展CCUS技术。
 
CCS-EOR(二氧化碳捕集埋存与提高采收率)技术作为CCUS利用到油田开发方面的技术,主要通过二氧化碳溶于原油后体积膨胀、降黏,与原油在一定条件下混相降低界面张力,提高驱油效率等机理提高采收率,同时可以使大量的二氧化碳埋存地下,起到减排温室气体作用。
 
CCS-EOR技术可实现石油增产和碳捕捉成本降低的双重目的,是一种双赢的解决方案。据悉,注入二氧化碳用于提高石油采收率已有30多年的历史。二氧化碳驱油作为一项日趋成熟的采油技术受到全球广泛关注。美国是利用二氧化碳提高采油率项目最多的国家,2016年已经建有约3600英里二氧化碳输运管线,每年输送约5000万吨二氧化碳用于提高采收率,日增产超过28万桶原油。
 
未来发展潜力巨大
 
我国CCUS及CCS-EOR技术目前发展状况如何?10月15日至16日,中国“二氧化碳捕集埋存与提高采收率(CCS-EOR)技术论坛在吉林油田成功举办。大会总结CCS-EOR试验推广运行成果和经验,审视我国CCUS产业发展面临的挑战,探讨如何破解瓶颈,推动我国CCUS事业更快更好发展,为保障国家能源安全、促进二氧化碳减排做出更大的贡献。与会专家认为,CCUS特别是CCS-EOR技术成熟,发展前景好,扩大发展规模、发挥更好更大作用,尚需国家继续大力支持。
 
中国工程院院士袁士义认为,CCUS技术发展潜力巨大,前景非常广阔,具有巨大的社会效益、经济效益。加大CCUS技术推广规模,形成产业链,既可提高采收率又能实现二氧化碳减排,有助于我国完成向国际社会做出的减排承诺,有助于提升我国国际形象以及在二氧化碳减排方面的国际话语权。
 
在今年5月召开的“碳捕获与封存CCS ISO/TC265第九届全会”上,国际标准化组织碳捕获与封存技术委员会通过了一项重要决议,决定就二氧化碳的利用及相关标准成立一个特别工作组,由中国牵头组织相关内容的研究工作,筹备有关二氧化碳利用的国际标准的制定。
 
中国石油大学(北京)教授彭勃表示,在参与CCS ISO/TC265国际标准的制定过程中,中国石油所属多家油田公司积极参与CCS-EOR工作收获了经验,提供了相关标准制定依据,意义重大。
 
中国石油咨询中心专家、教授罗志斌说:“十五”以来,我国石油储量动用及产量结构发生较大的变化:一是低渗、特低渗储量动用规模逐年增加,近年占比达70%;二是低渗、特低渗透油藏的产量有较大的上升,已占总产量35%以上。低渗、特低渗透油藏的地位上升,使稳产与提高采收率面临的技术挑战更加突出。二氧化碳驱油是低渗、特低渗透油藏大幅度提高采收率的主体技术,在高含水和低渗、特低渗透油藏提高采收率方面具有明显优势。作为驱油介质,二氧化碳驱具有注入能力强、快速补充地层能力的特点,极易溶解于原油,无论混相、非混或超临界态注入,都能较好驱替原油、提高采收率。还可以利用超临界二氧化碳复合压裂,可大幅提高页岩气产量。
 
适时转入规模推广应用阶段
 
我国CCUS技术历经十余年时间发展,成效显著,技术日趋成熟,展现了良好的发展前景。
 
上世纪90年代开始,我国先后开展了多项关于二氧化碳捕集、埋存与提高采收率的国家重大科技专项、示范工程等。如今CCS-EOR技术已日趋完善和成熟,形成了从二氧化碳捕集到二氧化碳驱油与埋存系列技术。
 
吉林油田最具代表性。在国家“973”“863”计划及中国石油重大科技专项的大力支持下,吉林油田率先开展二氧化碳驱先导试验和工业化应用,现已建成了中国石油二氧化碳驱油与埋存试验基地、国内首座大规模超临界循环注入站,研发形成陆相沉积低渗透油藏二氧化碳驱油与埋存关键技术,形成了三大系列八项主体技术;完整实践了CCS-EOR全过程,建成了五类二氧化碳驱油与埋存示范区,经过近10年的矿场验证,系统运行安全可靠,试验取得了显著效果,累计埋存二氧化碳150万吨,核心区可提高采收率25个百分点,累增油403万吨,实现了CCS-EOR工业化应用,成功示范了陆相沉积特低渗透油藏二氧化碳驱油与埋存的可行性,为未来工业二氧化碳规模效益埋存探索了一条可行之路。
 
中国石油CCS-EOR在吉林油田的规模化应用,在全国产生了示范效应,长庆、吐哈、新疆、胜利等油田相继开展了矿场实验,建设运营了示范项目,并取得了一系列积极进展。
 
吉林油田地面工程专家孙瑞艳认为,吉林油田已经实现了CCS-EOR项目技术的可行性。相信,在国家相关政策的大力支持下,CCUS项目一定会有美好的未来。
 
袁士义指出,当前,中国CCUS技术应由试验阶段转入大规模工业化推广应用阶段。要加大CCUS技术应用力度,加大应用规模,大力提高采收率,大幅增加原油产量,更好地保障国家能源安全,促进二氧化碳减排。
 
推广瓶颈亟待解决
 
CCUS是多产业、多学科复合交叉领域,涉及政策、法规、标准以及技术、产业和经济。要想实现CCUS进一步蓬勃发展,非一家企业可独力为之。
 
CCS-EOR虽然历经10余年发展取得了显著成果和进展,但不可否认仍“叫好不叫座”。CCS-EOR技术虽然日趋成熟完善,但难于大规模应用,仍然面临着高风险、高成本、高耗能三大挑战。
 
“巧妇难为无米之炊”。有关专家表示,从油田企业自身角度看,滞碍CCS-EOR发展的关键瓶颈就在碳捕集上。CCUS捕集成本高昂,如果碳排放的外部成本无法内化,难以通过CCUS实现的碳减排获得收益。
 
据了解,除从天然气开采中分离二氧化碳作为气源外,目前二氧化碳主要从燃煤电厂和石化企业获取。从石化企业获取的二氧化碳浓度较高,可以直接用于驱油;从燃煤电厂获取的二氧化碳浓度低,需要额外成本提升浓度。以运行成本较低的煤化工领域为例,二氧化碳捕集成本每吨约为100元。但在煤电、钢铁等行业,捕集成本每吨高达300至400元。既造成企业减排代价高、压力大,也导致二氧化碳定价高,下游用户不愿购买的问题。
 
建运成本是另一主因。目前二氧化碳主要通过罐车方式运输。例如,胜利油田的二氧化碳主要从齐鲁石化获取,运输距离约为80公里,以40吨二氧化碳罐车为例,运输成本高达3200元。通过管道输送二氧化碳,运输成本大幅下降,但前期耗资巨大。
 
低浓度二氧化碳捕集的成本居高不下,制约了更多产业进入CCUS领域。长距离、共享式二氧化碳运输管网仍未形成,阻碍了CCS-EOR大规模推广实施。长此以往,CCS-EOR难以形成良好的发展态势。
 
另外,大封存容量、高安全性的二氧化碳封存场地选择难度大,二氧化碳长期安全监测技术不成熟。
 
袁士义、罗志斌等专家普遍认为,要突破当前CCS-EOR发展瓶颈与挑战,一方面,要坚持高标准、高起点、高要求,不断优化方案设计,加强油藏工程研究,优化注采井网,充分借鉴吉林油田先进成熟经验,优化井网井距、注入方式与试验区的选择,持续优化技术、强化管理,提升风险管控能力,努力降低成本,提高试验及工业化应用水平;另一方面要着力解决气源问题,实现稳定、规模及廉价的二氧化碳气源供应。
 
营造良好发展环境也是未来可持续发展的关键。应积极争取国家政策支持,把CCUS列入国家整体发展规划,加快推进中国CCUS发展路线图落地,建立完善相应市场机制,做强做大产业链。
 
中国石油勘探开发研究院教授秦积舜表示,CCUS技术的发展和应用离不开国家的支持。现在技术正处在发展关键时期,更需要国家的政策支持。希望尽快推进与国际接轨的CCUS项目认定认证制度体系建设和相关指导,对制定国家层面CCUS支持政策和相关管理体系奠定法理依据。希望积极探索建立与新能源、可再生能源项目同等的CCUS财税政策,和CCUS项目各参与方的激励政策,为推广CCUS技术应用助力。希望CCUS技术能够纳入国家中长期的发展规划,重点建设百万吨的项目,以此为抓手强力推动CCUS商业化应用。落地配套建设,重点解决主干管网建设,形成上下游联动的良好发展态势。
 
2018年2月,美国通过了《未来法案》,该法案为发电厂、化工厂捕获和储存的二氧化碳提供了高达每吨50美元的税收减免。该政策为美国扩大CCUS发展规模创造了有利条件,对我国发展CCUS技术来说具有借鉴意义。
 
吉林油田二氧化碳开发公司经理王峰表示,国内目前开展的CCS-EOR项目主要对象是陆相低渗透油藏,合理的政策支持对加快推进CCS-EOR项目意义重大。希望国家能够制定实施减免CCS-EOR项目税费尤其是石油特别收益金、碳税交易等政策,将二氧化碳减排工程纳入相关指标管理,尽快建立全产业链机制,促进二氧化碳排放源企业与油气田企业进行战略对接、拓展合作。
 
未来碳捕捉与封存技术随着市场体制机制进一步完善,将有着更大的发展空间,潜力不可限量,造福社会,创造更加绿色美好的明天。

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