CCUS：CO2捕捉利用新選擇—訪中國石化股份有限公司副總工程師、中國工程院院士李陽

○文／本刊記者 鄭 丹

CCUS：CO2捕捉利用新選擇—訪中國石化股份有限公司副總工程師、中國工程院院士李陽

○文／本刊記者 鄭 丹

對CO2加以利用和封存，探索適合我國油藏的一體化方法，成為我國CCUS技術的發展目標。

李陽院士簡介

油氣田開發地質、開發工程專家，教授級高級工程師，中國工程院院士。現任中國石化股份公司副總工程師，國家重大科技專項“大型油氣田及煤層氣開發專項”技術副總師，中國CCUS產業技術創新戰略聯盟理事長。

長期從事油氣藏提高采收率理論與工程技術研究工作。近年來致力于CO2捕集及驅油提高采收率技術的研究與示范應用，在中石化CO2捕集、驅油和產出CO2回收利用技術方面取得重大進展，實現增加原油產量和CO2埋存的“雙贏”，推動了CCUS技術的發展和應用。

從對捕集到的CO2進行封存，到將捕集到的CO2加以資源化利用，CCUS（碳捕集、利用和封存）改寫了CO2這一主要溫室氣體只能被封存的命運。CCUS技術也因此被視為具有大規模CO2減排潛力，有望實現化石能源低碳化利用的重要技術之一。

那么，我國發展CCUS技術的有利條件有哪些？制約我國CCUS技術發展的難題是什么……為了尋找這些問題的答案，本刊記者專訪了中國石化股份有限公司副總工程師、中國工程院院士、中國CO2捕集利用與封存產業技術創新戰略聯盟輪值主席李陽。

可達到凈減排效果

中國石油石化：李院士，您好！CCUS技術是怎樣發展而來的？CCUS與CCS技術的主要區別是什么？

李陽：在減少溫室氣體排放過程中，對化石能源利用產生的CO2，國際上先形成了CCS（碳捕集和封存）概念。這是一個通過碳捕集技術，將工業和相關能源產業所產生的CO2分離出來，再通過碳封存手段將其輸送到一個封存地點，并且長期與大氣隔絕的過程。工程上CO2被注入地下地質巖層，于20世紀70年代初首先在美國得克薩斯州被采用，主要目的是提高石油采收率（EOR）。之后，CO2的地質存儲也在70年代作為溫室氣體減排的可選方案被提出。1989年，麻省理工學院CCS技術項目提出捕集CO2以減少溫室氣體排放的概念。到20世紀90年代初，CCS逐漸得到國際社會和各國政府的廣泛認可。近年來，人們逐漸認識到CO2也是一種資源，是可以在減排中加以利用的，因此提出了CCUS概念。

CCUS比CCS多了一個“U”，即把生產過程中排放的CO2進行提純，繼而投入到新的生產過程中，進行循環再利用。目前，CCUS的主要應用領域涵蓋CO2強化驅油（CO2-EOR）、CO2強化采煤層氣（CO2-ECBM）、食品級CO2精制利用和作為化工產品原料等。

與CCS相比，CCUS不是將CO2簡單封存起來，而是將CO2資源化，不僅能產生經濟效益，而且更具有現實操作性。根據全生命周期評價方法，在利用CO2進行驅油的過程中，埋存的CO2遠遠大于排放出的CO2。所以，CCUS被視為可以達到凈減排效果，有利于應對全球氣候變化和控制溫室氣體排放的一項技術。

中國石油石化：在您看來，對捕集到的CO2加以封存和利用，還是僅僅進行封存，我國應做怎樣的選擇？

李陽：能將CO2加以資源化利用，決定了CCUS是我國碳減排技術的選擇。因為通過這一技術，一方面能夠提高油田采收率和經濟效益，另一方面也可實現埋存，發揮協同效應。近年來，受國際油價下降這一經濟性因素影響，CCUS計劃項目整體建設速度有所放緩。在這種情況下，需要充分考慮CCUS技術應用的能耗和經濟性問題，CCUS的發展需要政府和產業界的支持。

技術利用日臻成熟

中國石油石化：據您了解，我國CCUS技術的發展現狀如何？與國外相比，我國CCUS技術的差距在哪里？

李陽：近年來，我國CO2捕集技術日臻成熟，部分CCUS技術研發世界居前。中國CCUS產業技術創新戰略聯盟的資料顯示，我國碳捕集技術，包括設計、裝備制造、EOR技術、防腐技術等趨于成熟，已基本形成相應產業鏈。

首先，國內企業建設了多套燃煤電廠煙氣CO2捕集示范工程。例如，中國石化南化集團研究院開發的適于捕集煙氣等低分壓CO2的復合吸收劑，已應用于大于30套工業裝置。上海華能電廠建成10萬噸級燃煤電廠捕集示范項目，獲得了與電廠熱系統集成的寶貴經驗。其次，國內企業先后針對中高滲透高含水開發后期及低滲透油藏開展了多個CO2驅先導試驗，顯示EOR技術已基本成熟。再次，CO2-ECBM、咸水層埋存技術進入試驗階段。再次，用CO2生產傳統化工產品，如尿素、碳酸氫銨等得到廣泛應用。最后，微藻大規模養殖技術居世界前列，國內石油企業和院所等開展的微藻制油研究取得較大進展。

對照國外CCUS技術的發展，在碳捕集技術方面，我國的研究和示范工程與國際同行處于同步水平；但在輸送方面，如管道輸送發展相對緩慢。

中國石油石化：我國發展CCUS技術的有利條件有哪些？

李陽：第一，政策支持。我國政府高度重視氣候變化問題，目前已將CCUS列為重點發展的減緩氣候變化技術，在國家重大科技專項、國家主體科技計劃中對CCUS項目予以研發支持，積極引導CCUS項目研發與示范。

第二，奠定了項目開展的良好基礎。國家環境保護部編制了我國CO2捕集、運輸、利用和埋存等方面的環境評估辦法，建立了相應的評估體系；國土資源部初步完成對我國417個盆地CO2地質儲存能力與適應性評估。評估結果顯示：我國CO2封存潛力大，適宜封存的地區有鹽水層、油氣藏、煤層等地質體；CO2可利用途徑多，包括CO2驅油、CO2驅煤層氣和化工利用等。這為CCUS示范項目的開展奠定了良好基礎。

第三，科研取得較大進展。與MEA（乙醇胺，常用作酸性氣體如CO2的吸收劑）法相比，中國石化南化集團研究院開發的適于捕集煙氣等低分壓CO2的復合吸收劑新技術吸收能力提高25%以上，能耗和操作費用降低30%以上，既提高了溶劑的吸收能力，同時有效解決了MEA溶液的氧化降解、設備腐蝕和能耗高等技術難題。

第四，企業已形成較為成熟的技術。2010年以來，華能、神華、中國石化和長慶油田等企業先后開展了12項CCUS試點項目。經過多年技術攻關，探索了一條能夠綜合發揮CO2資源和環境效益的CCUS發展技術路線，建設了具有中國特色的CCUS示范基地，獲得了國際國內的廣泛認可。中國石化下屬企業成立了多層次的研究團隊，涉及CCUS開發戰略研究、技術跟蹤和技術研發。

第五，建立了廣泛的國際合作關系。2005年以來，在CCS技術推廣方面，我國先后啟動中美、中歐、中澳、中意等合作項目，取得了一系列顯著成果。包括中歐近零排放國際項目兩項：勝利燃煤電廠煙氣CO2捕集、輸送與驅油封存全流程示范工程預可行性研究，天津IGCC電廠30萬噸/年燃燒前捕集利用與封存全流程工程預可行性研究；中澳國際合作項目（CAGS）一項：CO2地質封存技術研究；中美國際合作項目兩項：燃煤煙氣CO2捕集與驅油封存技術研究、基于高性能碳基吸附劑的燃燒前碳捕集系統中試，等等。

我國二氧化碳捕集技術日臻成熟。 供圖/CFP

提高采收和驅埋一體為目標

中國石油石化：據您了解，我國利用CO2驅油技術提高采收率，取得了怎樣的效果？

李陽：現階段，CO2主要被用于油田驅油以提高采收率。目前，中國石油和中國石化已在大慶、勝利、吉林和中原等油田開展研究和示范項目，取得了很好的效果。其中，有代表性的包括華東低滲透油田EOR、中原廢棄油田EOR，吉林油田CO2埋存驅油一體化項目等。這些項目充分表明，CO2驅油提高采收率具有可行性和經濟性。

中國石油石化：我國油藏條件復雜，不同油藏利用CO2驅油提高采收率的效果有所差別。出現這種情況的原因何在？

李陽：我國油藏類型與國外不同。國外油藏以海相沉積儲層為主，非均質性弱、混相壓力低。我國油藏構造復雜，以陸相沉積儲層為主，非均質性強、石蠟基原油粘度高、凝固點高、混相壓力高，低滲透、特低滲透、高溫高鹽油藏占比較大。

對于混相特征的油藏，如中國石化勝利油田低滲透油藏屬近混相，使用CO2完全混相驅油技術相對容易，效果也比較好。而在非混相油藏中，如中國石化東北分公司腰英臺油田屬低滲透高含水油藏，使用CO2非完全混相驅油技術，雖然現場實驗效果良好，但目前總體上提高采收率的效果有待提高。不過，CO2非完全混相驅油技術的發展潛力很大。

隨著CO2驅油技術的發展，其應用范圍由常規稀油油藏向復雜油氣藏發展，我國利用CO2提高采收率技術面臨許多特殊理論和技術難點有待攻克。例如，發展CO2非完全混相驅油技術，在缺水地區進行驅水試驗，開展CO2長期埋存安全評價技術等，進一步加強CO2資源化利用的研發力度。

中國石油石化：未來我國CCUS技術的關注重點和發展目標是什么？

李陽：CO2埋存方面，從中長遠期來看，咸水層埋存潛力很大，將是CCUS技術研究的重點；CO2利用方面，值得關注的有新的利用方式，如納米管分離技術、復合氣技術、捕集與新能源耦合技術等。

我國CCUS技術的發展目標是在CO2驅油的同時實現埋存一體化。這意味著對隨產油產出的CO2實現一體化利用，取得增油最大化和埋存最大化的效果，既增加產量，又實現埋存。

攻克經濟性和安全性難題

中國石油石化：在您看來，制約我國CCUS技術發展的難題是什么？

李陽：CCUS在國際上被公認為是當前應對氣候變化，實現CO2減排的主要技術，但在經濟性和安全性方面仍有需要攻克的難題。首先，經濟性難題。我國電力生產結構以燃煤發電為主，電廠排放量大。目前CO2捕集技術以電廠燃燒后捕集為主，雖然溶劑吸收技術成熟，但能耗和成本較高；其次，CO2埋存的長期安全問題。如運輸和封存環節中若出現CO2泄漏，可能導致人體中毒、海水酸化、土壤和地下水污染，甚至誘發地震等；最后，進一步提高驅油效率和效果。我國油藏類型以陸相沉積儲層為主，非均質性強，混相壓力高，利用CO2驅油技術相對復雜，驅油效率和效果有待提高。

中國石油石化：破解我國CCUS技術發展的經濟性和安全性難題的關鍵在哪里？

李陽：經濟性難題的解決，包括降低CO2捕集和埋存成本，降低能耗，優化捕集工藝流程，研發高效溶劑和新捕集方法。降低捕集成本，發揮協同效應，需要建立“源匯一體化”管網，進一步提高EOR效果和擴大應用規模，實現埋存最大化和增油最大化目標。降低埋存成本需要爭取國家政策支持。

攻克安全性難題，需要加強CO2埋存安全性關鍵技術和CO2長期埋存安全評價技術等方面的研究，確保不因為CO2埋存導致災害事故發生。CO2地質埋存需要具備地質、溫度和壓力條件。通常情況下，在經過億萬年地質歷史時期自然檢驗的油氣藏中埋存CO2，能夠有效保存其流體，安全性較高。但要注意的是，不是所有的油氣藏都適合于進行CO2封存，要考慮油層中間的斷層、覆蓋層厚度和圈閉性，如覆蓋層不能有滲透，否則會造成CO2泄漏。鹽水層覆蓋層未經過像油氣藏覆蓋層那樣的自然檢驗，密封性和安全性可能相對差一些，封存CO2需要選擇非常穩定的地質條件，防止CO2注入之后發生地震事故。另外，還需針對每一種CO2埋存方式進行深入分析，針對可能發生的泄漏風險制定縝密的應對措施。

責任編輯：石杏茹

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