在山东淄博齐鲁石化第二化肥厂ღ✿★,矗立着两个巨型储罐ღ✿★。经过处理的液体二氧化碳从罐中出发ღ✿★,搭乘专属“地铁”——我国最长的二氧化碳输送管道ღ✿★,一路向北输送公里后ღ✿★,抵达“终点站”胜利油田正理庄油田生产区ღ✿★,被注入地下油藏封存的同时ღ✿★,驱动更多石油产出来ღ✿★。
这是中国石化胜利油田和齐鲁石化联手打造的国内首个百万吨级二氧化碳捕集ღ✿★、利用与封存(CCUS)示范工程ღ✿★。“把工业生产等过程中排放的二氧化碳捕集提纯ღ✿★,继而投入新的生产过程进行再利用和封存ღ✿★,正是CCUS技术的原理ღ✿★。”胜利油田CCUS油藏开发研究高级专家张传宝说ღ✿★。
据测算ღ✿★,项目预计15年可增油300万吨ღ✿★,每年约减排二氧化碳100万吨ღ✿★,相当于每年植树近900万棵ღ✿★,有力推动了能源绿色低碳转型酷游九州(中国)集团有限公司官网ღ✿★。
不止一次流体技术ღ✿★,张传宝恨不得钻到3000米深的地下油层中一探究竟ღ✿★,“到底怎么把油从‘磨刀石’里挤出来?”
“地下的石油并非像河流一样自由流动ღ✿★,有些低渗透油藏储存在地下几千米深的岩石缝隙中北原梨奈ღ✿★,开采难度大北原梨奈ღ✿★。唤醒这块‘沉睡’的地下宝藏ღ✿★,对我国能源安全具有重要意义ღ✿★。”几十年来ღ✿★,张传宝一直在试图“啃下”油田开发的一块“硬骨头”——低渗透油藏ღ✿★。
要想把石油采出ღ✿★,往往要靠水来驱动酷游九州(中国)集团有限公司官网九州酷游ku游官网最新地址登录入口ღ✿★。ღ✿★,可低渗透油藏的储层岩石像磨刀石一样致密ღ✿★、坚硬ღ✿★。一些情形下ღ✿★,水注不进去ღ✿★,油采不出来ღ✿★。
水注不进去ღ✿★,无孔不入的气行不行?科研工作者盯上了二氧化碳酷游九州(中国)集团有限公司官网ღ✿★。“超临界二氧化碳有独特的性能ღ✿★,密度像液态ღ✿★,黏度像气体ღ✿★,分子结构小北原梨奈ღ✿★、黏度小ღ✿★,更容易进入低渗岩石的孔隙中ღ✿★。如果能让它与原油混相为一种液体ღ✿★,增加原油流动性ღ✿★,就能让原本躲藏在孔隙中的原油‘现身’ღ✿★,提高原油产量ღ✿★。”张传宝说ღ✿★。
当时北原梨奈ღ✿★,国内CCUS技术尚属科研“无人区”ღ✿★。1996年开始ღ✿★,科研工作者花了3年时间ღ✿★,自行设计物理模拟装置ღ✿★,通过一次次物理评价和试验ღ✿★,找到了影响二氧化碳与原油混相的三大因素——压力ღ✿★、温度ღ✿★、原油物性ღ✿★,为后期理论研究奠定了基础ღ✿★。
理论证明了二氧化碳驱油行之有效ღ✿★,但实践起来并不顺利北原梨奈ღ✿★。2008年北原梨奈ღ✿★,油田科研工作者在胜利油田高89—1区块进行试验ღ✿★。“在地下ღ✿★,油藏压力达到一定值ღ✿★,二氧化碳处于超临界状态酷游九州(中国)集团有限公司官网酷游KU游ღ✿★。ღ✿★,有较大溶解能力北原梨奈ღ✿★,原油溶入二氧化碳ღ✿★,混相为一种液体ღ✿★。可实际操作时ღ✿★,压力达不到合适值ღ✿★,导致气和油‘各行其道’ღ✿★、难以互溶ღ✿★。”张传宝说ღ✿★。
到底多大压力ღ✿★,才能让原油和二氧化碳在地下互溶?2013年酷游九州(中国)集团有限公司官网ღ✿★,油田科研工作者移师胜利油田樊142区块ღ✿★,开展了长达1800多天的试验ღ✿★,压力值从17兆帕一点点往上提……终于ღ✿★,当压力值升到40兆帕时ღ✿★,石油从井口喷薄而出北原梨奈ღ✿★。
破解混相压力值这个关键难题后ღ✿★,二氧化碳与孔隙中的原油成功互溶ღ✿★,原油充分流动起来ღ✿★,区块内石油产量大大提升ღ✿★。由此ღ✿★,“二氧化碳高压混相驱”技术形成ღ✿★,并取得矿场应用突破ღ✿★,成功打开了CCUS技术“大门”ღ✿★。
试验数据显示ღ✿★,二氧化碳驱油效率比常规水驱高40%ღ✿★,可提高石油采收率7至20个百分点ღ✿★。但从先导试验走向规模化应用ღ✿★,并不容易ღ✿★。
“到底怎么把二氧化碳安全高效注入地下?”在胜利油田CCUS项目部建设保障部高级主管赵铁军看来ღ✿★,这是阻碍应用的难点ღ✿★。在原有的注入模式下ღ✿★,随着压力和温度的变化ღ✿★,液化的二氧化碳中有20%—30%会变成气态ღ✿★,悄悄“溜走”ღ✿★,降低了封存效率ღ✿★。
能否研发一套设备ღ✿★,避免二氧化碳“溜走”?翻文献ღ✿★、询专家ღ✿★、蹲现场……赵铁军与团队反复修改设计方案ღ✿★,一次次建模ღ✿★、桌演ღ✿★、优化ღ✿★,攻克二氧化碳全密闭高效注入技术难关ღ✿★。
在正理庄油田生产区ღ✿★,有一台具有完全自主知识产权的模块化ღ✿★、自动化ღ✿★、标准化二氧化碳全密闭高效注入装置ღ✿★,装置旁布设着几条白色管路ღ✿★,上面标记着“回流”“压力”等ღ✿★。
“通过增设回流遇冷管路和高压气液分离装置ღ✿★,让‘溜走’的二氧化碳进入装置ღ✿★,液化后可再次注入ღ✿★,实现了二氧化碳全密闭高效注入ღ✿★。”胜利油田CCUS项目部经理于法珍介绍ღ✿★。
二氧化碳实现高效注入ღ✿★,除了密闭ღ✿★,计量也是关键ღ✿★,向井下注二氧化碳时ღ✿★,得精准把控注入量ღ✿★。2018年ღ✿★,赵铁军曾到多个油田调研ღ✿★,发现CCUS技术推广应用时ღ✿★,质量计量技术迟迟难以突破ღ✿★,若是从国外购置高压精确流量计ღ✿★,支出不菲ღ✿★。
怎么给二氧化碳注入装备安上“眼睛”?有一天ღ✿★,赵铁军给侄子辅导物理作业ღ✿★,正好讲到了质量与密度的计算方法ღ✿★。“能不能用密度和体积换算ღ✿★,得出二氧化碳的质量?”赵铁军灵光一现ღ✿★。
半年时间里ღ✿★,赵铁军与团队现场测取了上万组数据ღ✿★,采集不同压力下的二氧化碳密度ღ✿★,创新制作出最高压力为40兆帕的密度图版ღ✿★,再将二氧化碳集成到体积流量计中ღ✿★,从而精确计算出二氧化碳的质量ღ✿★。
规模化应用中ღ✿★,难题被一道道攻克ღ✿★:针对不同的气窜通道ღ✿★,研发形成相应的封堵技术ღ✿★;实施采出气液全程密闭集输与处理工艺ღ✿★,将采出液中的二氧化碳回收ღ✿★,进行二次驱油与封存……封存率一次能到60%—70%ღ✿★,通过多次捕集ღ✿★、再注入九州酷游ღ✿★,ღ✿★,地下油藏就能成为完全封存二氧化碳的“保险箱”ღ✿★。
这些丰富的工程实践经验ღ✿★,为CCUS项目建设提供技术标准酷游九州(中国)集团有限公司官网ღ✿★。2022年ღ✿★,中国石化“齐鲁石化—胜利油田百万吨级CCUS项目”正式注气运行ღ✿★,标志着我国CCUS产业开始进入技术示范中后段——成熟的商业化运营ღ✿★。
“工程覆盖低渗透油藏储量2500多万吨ღ✿★,按照计划ღ✿★,未来15年要向油田注入二氧化碳1000万吨ღ✿★。”胜利油田机械设备高级专家丛岩说ღ✿★。
上千万吨的二氧化碳从哪来?“在齐鲁石化第二化肥厂ღ✿★,煤气化装置排放的二氧化碳尾气属于优质的二氧化碳资源ღ✿★,性能稳定ღ✿★,纯度高达90%ღ✿★。”丛岩介绍ღ✿★,齐鲁石化通过液化提纯技术ღ✿★,回收煤气化装置尾气中的二氧化碳ღ✿★,更加节能ღ✿★。
接着ღ✿★,二氧化碳要经历“长途跋涉”ღ✿★,输送至百公里外的正理庄油田生产区ღ✿★。怎样确保远距离运输全程安全高效?
“起初用罐车ღ✿★,不环保ღ✿★,效率也低ღ✿★。”丛岩说ღ✿★,于是ღ✿★,他们想到为二氧化碳建一条专属“地铁”——二氧化碳运输管道ღ✿★。
“理论上讲ღ✿★,要实现二氧化碳在管道内液态输送有两种方式ღ✿★,一种是常压低温液化酷游在线登录ღ✿★,但容易带来土壤冻胀ღ✿★、环境损害等问题ღ✿★;另一种常温高压液化ღ✿★,前提是要确保管道内压力始终高于液化压力ღ✿★,这就需要一台增压设备ღ✿★。”丛岩说ღ✿★,在此前ღ✿★,成熟的二氧化碳增压装置技术一直是短板ღ✿★,装置主要依赖进口ღ✿★。
在齐鲁石化第二化肥厂厂区ღ✿★,距离储罐不远的输送管道首站ღ✿★,一台正在运转的大排量增压泵轰轰作响ღ✿★。“这是具有自主知识产权的国内首台二氧化碳增压泵ღ✿★。”丛岩介绍ღ✿★,“增压泵设计压力高达12兆帕ღ✿★,相当于指甲盖大小的面积承受了120公斤的重量酷游九州(中国)集团有限公司官网ღ✿★,确保了二氧化碳在长距离的管道内始终保持常温液化状态ღ✿★。”
2023年7月11日ღ✿★,我国首条百万吨ღ✿★、百公里高压常温密相二氧化碳输送管道正式投运ღ✿★,管道全长109千米ღ✿★,设计最大输量可达170万吨/年ღ✿★,标志着我国首次实现二氧化碳长距离密相管输ღ✿★,对推动我国CCUS全产业链规模化发展具有重要意义ღ✿★。“这条专属‘地铁’每年可减少4万辆罐车行驶损耗ღ✿★,节省车用天然气约200万立方米ღ✿★。”丛岩介绍ღ✿★。
今年6月ღ✿★,正理庄油田生产区已累计注入二氧化碳90万吨ღ✿★,有21口油井实现自喷ღ✿★,日产原油从220吨提升至415吨ღ✿★。
耳畔是轰鸣的机器声ღ✿★,眼前是一座座矗立的钻塔ღ✿★。“一头连着绿色低碳ღ✿★,一头连着能源安全ღ✿★,CCUS技术大有可为ღ✿★。”正理庄采油管理区党支部书记焦俊杰说ღ✿★。