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陕西:抓住“碳”机遇 发力碳减排

陕西日报 2022-09-14 09:16:22

作为能源大省,CCUS(二氧化碳捕集、利用与封存)技术在陕西经历了从无到有、从小到大的发展历程,这背后是陕西科研技术能力和水平的不断提升。目前,陕西拥有全国唯一的碳捕集利用与封存工程技术研究中心。

陕西:抓住“碳”机遇 发力碳减排

8月6日拍摄的延长石油杏子川采油厂墩也联合站全貌。通讯员魏塞平摄

陕西:抓住“碳”机遇 发力碳减排

在延长石油榆林煤化公司30万吨/年二氧化碳捕集装置储存罐前,一辆槽车正在装运捕捉来的液态二氧化碳(资料照片)。

8月中旬召开的第六届丝博会上,绿色产业馆中展示的延长石油CCUS(二氧化碳捕集、利用与封存)技术吸引了众多客商的关注。丝博会刚闭幕,来自欧洲某企业集团的代表便主动联系延长石油欲寻求进一步合作。

CCUS是指将二氧化碳从工业过程、能源利用或大气中分离捕捉,再加以利用或注入地层的过程。这项技术发展的基础就是将会使地球温度升高的二氧化碳捕捉住,所以CCUS又被形象地称为“碳捕手”。

陕西的CCUS技术进展如何?记者近日进行了采访。

攻克成本高难题

推动CCUS规模化商业化应用

延长石油建成投产榆林煤化公司30万吨/年二氧化碳捕集项目,将二氧化碳捕集成本降低为105元/吨,是目前国内煤化工行业二氧化碳捕集成本相对较低的一套装置。

作为一项绿色低碳技术,CCUS技术被公认为目前化石能源实现低碳化利用的最有效技术之一。延长石油是国内较早开展CCUS技术研究试验的能源企业,今年6月30日,其榆林煤化公司30万吨/年二氧化碳捕集项目建成投产,很快便引发了国内外行业领域的极大关注。项目如期成功投产,标志着延长石油CCUS技术已从先导性试验迈入工业化示范放大新阶段。

早在十年前,延长石油就开始进行CCUS技术研究。

“目前工业领域的二氧化碳捕捉主要是通过吸收、吸附、低温分馏等方式,将不同排放源的二氧化碳进行分离收集,原理不算太复杂。”延长石油研究院副总工程师、CCUS研究中心负责人梁全胜说,“难的是降低捕捉成本,形成商业化模式,而这正是延长石油这些年研究的重点之一。”

捕捉二氧化碳的原理能轻松掌握,然而很多工业企业对应用CCUS技术却“望而却步”。《中国二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)年度报告(2021)》指出,目前我国CCUS整体还处于工业示范阶段,而影响其大规模、商业化应用的关键因素之一就是成本高。

十年间,围绕低成本二氧化碳捕集、二氧化碳驱油提高采收率等方面,延长石油投入大量人力、物力、财力,联合高校及科研机构进行技术研究,先后承担国家科技支撑计划、863计划、973计划、国家重点研发计划及中美国际合作等重大科研攻关项目10余项,并根据煤化工项目装置对二氧化碳捕集装置进行优化改造。

两个多月前建成投产的榆林煤化公司30万吨/年二氧化碳捕集项目,二氧化碳捕集成本降低为105元/吨。“这是目前国内煤化工行业二氧化碳捕集成本相对较低的一套装置。”延长石油榆林煤化有限公司总经理冯成海说,“这对促进我国CCUS技术规模化、商业化应用具有重要意义。”

8月20日下午,冯成海前脚送走30万吨/年二氧化碳捕集项目的参观者,后脚又跟着一辆槽车进入生产装置区。他停在圆球形的二氧化碳存储罐前,此时,正在运转的二氧化碳捕集装置发出轰鸣声,操作工人操作设备,如加油一般将罐中的液态二氧化碳装进槽车。

“我们捕捉的二氧化碳将通过槽车被送到下游的采油厂,用于驱油。”冯成海说,“这个项目的建成投产不仅实现了低成本捕捉二氧化碳,而且让捕捉的二氧化碳实现资源化利用,实现制造业与采掘业协同耦合发展。”

注气驱油替代注水驱油

可使延长石油千万吨油田多产10年左右

相较于注水驱油,二氧化碳注入工艺较简单,而且能降低原油的黏度,使其流动性更强。注入二氧化碳驱油可使单井产量提高50%,原油采收率较水驱提高8个百分点以上。

自榆林煤化公司30万吨/年二氧化碳捕集项目投产以来,每天约有240吨捕集来的二氧化碳被运送到100多公里外,延长石油在安塞、吴起两地的采油厂。在这里,延长石油已建成二氧化碳驱油与封存先导示范项目,二氧化碳经注气泵加压后,从站点被输送至注气井场,再通过注气井口被注入地下油层。

“我们厂建成的化38#注气站涵盖21口注气井,对应89口采油井,一年约有10万吨二氧化碳被注入地下。”延长石油杏子川采油厂厂长刘雪峰说。

相较于注水驱油,二氧化碳注入工艺较简单,而且能降低原油的黏度,使其流动性更强,从而将藏在岩层缝隙的原油“驱赶”出来。“注入二氧化碳驱油,单井产量可提高50%,原油采收率较水驱提高8个百分点以上。”刘雪峰说。

据了解,延长石油探明约有一半石油地质储量适合采用二氧化碳驱油技术。按照可提高的原油采收率测算,注入二氧化碳驱油可使延长石油千万吨油田多生产10年左右。

“增油”的同时也在节水。陕北地区水资源短缺,延长石油所属油田都分布在陕北地区,按照现有注水采油区域的生产情况测算,每生产1吨原油需注水6.6立方米。2021年,延长石油下属油田的总注水量为4782万立方米,如果后续能够实现注气驱油替代注水驱油,每年可节约水资源50%以上,相当于9500个标准泳池的蓄水量。

目前,延长石油已建成安塞化子坪10万吨/年二氧化碳驱油及封存示范工程和靖边乔家洼、吴起油沟5万吨/年先导试验区。化子坪二期26万吨/年二氧化碳驱油及封存项目正在进行初步设计评审,计划今年内开工建设。

被注入地下用于驱油的二氧化碳,是留在地层中还是又回到空气中?

“用于驱油的二氧化碳大部分会埋存在地层深处,还有一小部分会随着原油一起采出。我们通过研发的循环利用系统把随原油采出的二氧化碳注入地下进行循环使用。但这不是我们的终极目标。”梁全胜说,“地下封存,是CCUS实现深度减排二氧化碳的主要路径。我们团队正在加大科研攻关力度,未来要让注入地下驱油的二氧化碳尽可能多地埋存在地层里实现永久封存。”

如按照一棵树一年可以吸收18.3千克二氧化碳计算,每封存100万吨二氧化碳,相当于植树5000多万棵。按照二氧化碳静态封存潜力计算模型测算,延长石油仅油田的二氧化碳理论封存量可达8.84亿吨。

陕西CCUS示范项目全国最多

在产业链创新链方面具备最好的CCUS实施条件

陕北地区高度集中了全省的碳排放源,源汇匹配度高,可以最大化降低封存成本,是中国CCUS示范项目最多、最具有国际影响力的地区。

有需求就有市场,有市场就有发展。“建成500万吨/年CCUS项目”是延长石油给自己设定的新目标。

“我们已编制完成500万吨/年CCUS项目总体规划,计划一期实施240万吨,‘十四五’末建成百万吨CCUS工业示范。”延长石油CCUS项目技术带头人、总地质师王香增说,“陕北地区分布着延长13个低渗致密油田,距煤化工园区运输距离约200公里。我们连接二氧化碳排放和利用‘两端’,进行CCUS一体化项目建设,打造从二氧化碳捕捉到驱油利用再到地下封存的完整产业链条。”

目前,延长石油已建成30万吨/年煤化工二氧化碳捕集装置和15万吨/年二氧化碳驱油与封存工程示范,CCUS一体化关键技术成果经中国石油和化学工业联合会组织10位院士专家鉴定,达到国际先进水平,其中多项技术国际领先。

站在“双碳”风口,延长石油正在加紧谋划布局一系列CCUS相关技术攻关和项目建设,聚焦“二氧化碳驱油封存的安全性”问题,在延长石油安塞化子坪油区建成10万吨/年二氧化碳驱油封存安全监测示范工程,针对地表水流向、黄土塬地表及河谷阶地差异等因素,点面结合,全方位监测二氧化碳驱油封存的安全性……

作为能源大省,CCUS技术在陕西经历了从无到有、从小到大的发展历程,这背后是陕西科研技术能力和水平的不断提升。

“陕西拥有全国唯一的碳捕集利用与封存工程技术研究中心,有延长石油和中石油长庆油田两大油田公司,同时陕西是全国最大的化石能源产地,在地质构造、产业链、创新链方面具备最好的CCUS实施条件,CCUS产业链、供应链80%以上的材料、装备可以实现自主制造。”省生态环境厅四级调研员赵亚军此前在省生态环境厅举行的新闻发布会上介绍,目前陕西已形成省级主管部门规划引导、科研机构技术服务、高排放企业率先捕集、油田公司注入封存试验、民营企业积极参与的陕西CCUS发展模式,构建起了“1+1+N”有序发展格局。

如今,除延长石油建成的示范项目外,陕西还建成长庆油田定边黄3区块5万吨二氧化碳驱油与封存示范项目、国能锦界公司15万吨/年燃烧后二氧化碳捕集示范项目、陕西裕隆气体有限公司10万吨/年二氧化碳捕集设施(煤化工)等项目。榆林城投佰盛化学科技有限公司综合利用煤化工尾气年产100万吨液体二氧化碳等项目正在加紧建设中……陕北地区高度集中了全省的碳排放源,源汇匹配度高,可以最大化降低封存成本,是中国CCUS示范项目最多、最具有国际影响力的地区。

  责任编辑:辛晓霞 秦明

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