【壓縮機網(wǎng)】全世界在建和在運行的CCUS裝置服務(wù)于不同類型的生產(chǎn)活動，從發(fā)電行業(yè)、石油天然氣開采到冶金行業(yè)。二氧化碳驅(qū)油與埋存相結(jié)合，是油氣行業(yè)應(yīng)對全球氣候變化的主要方式和方向，也是油田水驅(qū)開采后的主體接替技術(shù)，可有效延長油田商業(yè)壽命。同時，高額的投資及成本阻礙CCUS產(chǎn)業(yè)大規(guī)模商業(yè)化發(fā)展，隨著未來項目規(guī)模擴大、技術(shù)進步、政策激勵及碳金融市場發(fā)展等，瓶頸問題有望得以解決。

　　機遇

　　石油行業(yè)發(fā)展CCUS具有天然優(yōu)勢

　　碳捕集利用與封存（簡稱CCUS）是指將能源工業(yè)和其他行業(yè)生產(chǎn)活動產(chǎn)生的二氧化碳收集起來，并用各種方法儲存和利用以避免其排放到大氣中的一種技術(shù)。

　　石油公司把二氧化碳驅(qū)油提高石油采收率和二氧化碳在地質(zhì)體中安全長期埋存有效結(jié)合，兼顧溫室氣體減排效益和驅(qū)油經(jīng)濟效益，且對CCUS過程中的地質(zhì)評價、捕集、輸送、利用和封存等具有特有優(yōu)勢，更容易發(fā)展CCUS業(yè)務(wù)。

　　國際石油公司高度重視CCUS在應(yīng)對氣候變化時的商業(yè)機遇，將CCUS作為油氣行業(yè)的戰(zhàn)略發(fā)展方向。

　　具體來說，發(fā)展CCUS對石油行業(yè)的作用體現(xiàn)在：一是利用CCUS可以直接減少油氣公司的溫室氣體排放，響應(yīng)國家應(yīng)對氣候變化和碳減排要求。

　　二是實施二氧化碳驅(qū)油技術(shù)可提高低滲透油田采收率，更具經(jīng)濟性。國內(nèi)低滲透石油資源占總資源量的一半以上。多數(shù)低滲透油田基本沒有自然產(chǎn)能，需要通過壓裂改造等技術(shù)手段才能實現(xiàn)工業(yè)性開發(fā)。國內(nèi)外經(jīng)驗表明，二氧化碳驅(qū)油在提高低滲透儲層有效動用儲量和單井產(chǎn)量方面有一定效果，可將油田采收率提高5%以上，總體效益非常可觀。鑒于二氧化碳驅(qū)油技術(shù)在開發(fā)低滲透油藏方面的優(yōu)勢，應(yīng)用二氧化碳驅(qū)油技術(shù)開發(fā)邊際油藏將是國內(nèi)石油行業(yè)的主要發(fā)展方向之一。

　　三是發(fā)展CCUS與油氣公司業(yè)務(wù)領(lǐng)域相契合。CCUS項目包括封存潛力評估、鉆探工程、地面工程等相關(guān)配套工程，在CCUS項目的全生命周期的各個階段，都可以有油氣運營或油氣服務(wù)類的公司參與，這與油氣行業(yè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域高度契合。

　　成功實踐 CCUS技術(shù)受到世界各國高度關(guān)注

　　隨著氣候變化問題日漸引起全球關(guān)注，西方發(fā)達國家基于二氧化碳驅(qū)油的特點，將其與CCUS相結(jié)合，即CCUS-EOR。全世界在建和在運行的CCUS裝置服務(wù)于不同類型的生產(chǎn)活動，從發(fā)電行業(yè)、石油天然氣開采到冶金行業(yè)。這些裝置基本上都得到了國家財政的支持。

　　——挪威。挪威國家石油公司1996年在北海Sleipner油氣田啟動了世界第一套大型CCUS系統(tǒng)，截至目前，已累計封存二氧化碳1600多萬噸。全球鹽水層二氧化碳封存的兩個大型項目Sleipner和Snehvit都在挪威。挪威政府投資10億歐元建設(shè)了目前世界上最大的測試和改進燃燒后二氧化碳捕集技術(shù)的中試設(shè)施和研發(fā)中心（TCM），于2013年建成使用。此外，挪威石油理事會還計劃2022年在挪威大陸架建成離岸全鏈條CCUS-EOR工程，目標(biāo)是開采在挪威大陸架發(fā)現(xiàn)的1億噸古殘余油帶及埋存二氧化碳。

　　——加拿大。目前，世界上最大、最成功的CCUS-EOR示范項目是加拿大Weyburn項目。Weyburn油田位于加拿大薩斯喀徹溫省Williston盆地的北部，于1954年發(fā)現(xiàn)，面積約180平方千米，油藏埋深1400—1500米。該油田1952年投入開發(fā)，使用了包括直井加密和水平井加密等措施，但都無法遏制產(chǎn)量持續(xù)遞減，已處于水驅(qū)開采末期。從1999年開始使用二氧化碳驅(qū)，分4個階段實施。2014年產(chǎn)量回升到3萬桶/日，效果顯著，目前二氧化碳驅(qū)年產(chǎn)油量約55萬噸，預(yù)計使油田商業(yè)壽命延長25年。Weyburn油田CCUS-EOR項目二氧化碳氣源由商業(yè)公司負責(zé)運行和管理，將氣輸送到油田場站；注采井防腐采用材質(zhì)防腐，地面系統(tǒng)采用涂層防腐；注采井監(jiān)測為太陽能供電，自動采集動態(tài)信息；氣驅(qū)前緣采用井間地震和四維地震；產(chǎn)出流體由專業(yè)公司負責(zé)分離二氧化碳，輸回油田循環(huán)利用，以副產(chǎn)的輕烴抵扣處理費用。

　　2014年，加拿大SaskPower電力公司建立了世界上第一個碳捕集嵌入式發(fā)電廠，每年可減少二氧化碳排放量達100萬噸。SaskPower邊界壩碳捕集項目是世界上首例商業(yè)化規(guī)模的燃煤電廠燃燒后碳捕集項目，并成為此項技術(shù)發(fā)展的基準(zhǔn)。該項目的成功運營，證明了CCUS技術(shù)在燃煤發(fā)電應(yīng)用中的可行性和經(jīng)濟性。

　　——美國。二氧化碳驅(qū)油技術(shù)在美國基本成熟，年產(chǎn)油量約1500萬噸，為其第一大提高采收率技術(shù)，并仍在不斷發(fā)展完善。主要原因是美國有穩(wěn)定低廉的二氧化碳氣源、油藏以海相沉積為主、儲層物性連續(xù)性較好。美國二氧化碳驅(qū)油氣源以天然二氧化碳氣藏為主，占80%；含二氧化碳天然氣藏分離二氧化碳占15%；工業(yè)排放二氧化碳占5%；總量約5800萬噸/年，總體供給穩(wěn)定。美國二氧化碳輸送以管道為主，建成運營的干線總里程約6000千米，為提供價格低廉二氧化碳氣源奠定了堅實基礎(chǔ)，氣源至井口成本低于250元/噸。此外，美國二氧化碳驅(qū)油藏以海相沉積為主，原油更易與二氧化碳混相，儲層物性好、連續(xù)且均質(zhì)，這使得二氧化碳驅(qū)油效果較好，也是這項技術(shù)得以大規(guī)模推廣應(yīng)用的主要原因。

　　目前，世界上最大規(guī)模的二氧化碳驅(qū)油項目，是位于美國二疊盆地的SACROC油田。該油田于1942年發(fā)現(xiàn)，面積約200平方公里，油藏埋深1800—2100米。SACROC油田二氧化碳驅(qū)油項目日產(chǎn)水量12萬立方米，產(chǎn)出水全部回注，分離的烴氣部分自用、部分銷售，二氧化碳循環(huán)利用。該油田當(dāng)前日注入二氧化碳5440噸，累計注入二氧化碳1.75億噸；二氧化碳驅(qū)年產(chǎn)油約150萬噸，二氧化碳驅(qū)累計產(chǎn)油約4300萬噸。SACROC油田二氧化碳驅(qū)項目最大特點是注氣井組由少到多，逐步擴展，類似于攤煎餅，加上循環(huán)注氣的使用， 二氧化碳得到了充分利用。

　　美國正在運行的規(guī)模CCUS-EOR項目有8個（包括SACROC油田項目），正在建設(shè)調(diào)試的2個，另外還有一些處于前期預(yù)研階段。在這些二氧化碳捕集和提高采收率項目中，有4個是從開采的天然氣中分離出二氧化碳，而另外4個項目則是從化工過程捕集二氧化碳。比如位于俄克拉荷馬州的Enid化肥項目，位于達科他州的大平原煤制天然氣項目，位于得克薩斯州的空氣化工公司（Air Products）蒸汽天然氣重整制氫項目和堪薩斯州的Coffeyville石油焦氣化項目。到目前為止，美國已投運的大規(guī)模CCUS-EOR項目中，還沒有來自燃煤發(fā)電廠的捕集源，而主要來自化工過程。主要原因是在這些化工過程（比如在天然氣合成氨、煤制合成氣、石油焦制氫）中，二氧化碳的捕集技術(shù)更成熟，成本更低。

　　——阿聯(lián)酋。阿聯(lián)酋最大的鋼鐵企業(yè)酋長鋼鐵公司，2016年在冶金生產(chǎn)過程中分離捕集二氧化碳，每年可減少二氧化碳排放量達80萬噸。該項目為阿聯(lián)酋生態(tài)城馬斯達爾零排放項目的一部分，于2016年11月投運。目前，阿聯(lián)酋ADNOC公司正與中國石油就二氧化碳驅(qū)油與埋存開展技術(shù)合作研究。

　　行業(yè)應(yīng)用 石油公司實現(xiàn)凈零排放的重要途徑

　　歐洲石油公司承諾“2050凈零排放”，他們將CCUS視為實現(xiàn)這一目標(biāo)的必須途徑之一，英國石油公司（bp）牽頭實施的Teesside項目，計劃到2030年捕集并封存二氧化碳1000萬噸，建設(shè)英國第一個零碳工業(yè)區(qū)；道達爾承諾將總科研經(jīng)費的10%投入到CCUS技術(shù)研發(fā)；殼牌公司在全球推動CCUS工程部署，其在加拿大的Quest項目實現(xiàn)了穩(wěn)定的投資回報，正在策劃的鹿特丹項目，預(yù)計2030年實現(xiàn)封存二氧化碳1000萬噸。

　　美國石油公司認為，CCUS可以為傳統(tǒng)的油氣行業(yè)帶來轉(zhuǎn)型發(fā)展機遇，埃克森美在二氧化碳捕集環(huán)節(jié)擁有獨特的受控凝固專利技術(shù)，并對碳注入和封存領(lǐng)域有深入的研究；雪佛龍牽頭實施的澳大利亞高更項目于2019年8月開始封存二氧化碳，預(yù)計滿負荷生產(chǎn)時年封存量達到400萬噸，是目前世界上最大的地質(zhì)封存項目。油氣行業(yè)氣候倡議組織（OGCI）于2016年設(shè)立了10億美元的氣候投資基金，將總投資的50%用于開展CCUS技術(shù)研究和示范工程，協(xié)同降低成本、增強商業(yè)潛力。2020年OGCI發(fā)布了全球首個《二氧化碳封存資源目錄》，評價表明全球二氧化碳埋存潛力為12.267億噸。

　　中國石油近15年來開展了CCUS相關(guān)的科學(xué)研究工作。建立了國家重點實驗室、研發(fā)中心和試驗基地等平臺，承擔(dān)了一批國家重大項目，配套立項重大專項、重點科技項目和重大礦場試驗；完成了國內(nèi)主要盆地二氧化碳地質(zhì)儲存潛力與適應(yīng)性評估，以資源潛力評價為基礎(chǔ)，識別出適合發(fā)展CCUS產(chǎn)業(yè)的主要區(qū)域；開展了自備電廠煙道氣二氧化碳等重要碳減排技術(shù)研究，初步積累了相關(guān)技術(shù)。在吉林油田建成國內(nèi)首個二氧化碳分離、捕集和驅(qū)油等全產(chǎn)業(yè)鏈基地，截至2021年底，累計實現(xiàn)二氧化碳封存量超過250萬噸；大慶油田也在運行CCUS示范項目，目前二氧化碳封存能力達到30萬噸/年；克拉瑪依石化公司與新疆敦華公司合作，建成了10萬噸級的CCUS捕集示范項目。

　　總體來說，中國石油目前在吉林、大慶進入CCUS技術(shù)擴大試驗階段，長慶、新疆正開展先導(dǎo)試驗，總體處于先導(dǎo)試驗跨入工業(yè)化試驗的階段。“十四五”主要目標(biāo)是產(chǎn)業(yè)技術(shù)完善、成熟及示范，建成多個基于現(xiàn)有CCUS技術(shù)的工業(yè)示范項目并具備工程化能力。

　　前景分析 CCUS大規(guī)模發(fā)展亟須破瓶頸

　　從全球開展的CCUS項目數(shù)量和埋存量上看，CCUS-EOR是主要方式和方向，單純的CCUS項目受政策變化和經(jīng)濟效益影響難以為繼，部分規(guī)劃項目已被迫終止。主要原因是CCUS項目仍存在能耗和成本過高、長期封存安全性和可靠性不確定等問題。高額的投資及成本是阻礙CCUS產(chǎn)業(yè)大規(guī)模商業(yè)化發(fā)展的瓶頸，隨著未來項目規(guī)模擴大、技術(shù)進步、政策激勵及碳金融市場發(fā)展等，情況有望得以改善。

　　在中國，CCUS產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要支持措施，具體包括：

　　一是國家層面CCUS發(fā)展的相關(guān)政策，包括：CCUS項目新技術(shù)稅收優(yōu)惠、貸款利息優(yōu)惠、土地優(yōu)惠政策、項目收益期優(yōu)惠政策、納入碳市場交易優(yōu)惠政策以及CCUS電廠額外發(fā)電小時數(shù)優(yōu)惠、減免CO2-EOR項目石油特別收益金等方面的鼓勵政策。符合條件的設(shè)備（包括與環(huán)境保護、能源、節(jié)約用水相關(guān)的專用設(shè)備），以及某些基礎(chǔ)設(shè)施資產(chǎn)，可以進行加速折舊處理。CO2-EOR項目屬于三次采油提高采收率范疇，推動增采原油部分能夠享受國家減免40%稅收優(yōu)惠。

　　二是CCUS相關(guān)監(jiān)管措施。解決在油氣儲層封存二氧化碳的管轄權(quán)責(zé)任問題、國家—地方管轄權(quán)問題、以及主管部門管轄權(quán)問題（環(huán)境保護部門、能源管理部門、國土資源部門等）。

　　三是制定碳市場中的CCUS作為國家核證減排量（CCER）方法學(xué)，推動CCUS碳減排量的認定。推進CCUS項目形成的CCER優(yōu)先進入國內(nèi)碳排放權(quán)交易市場。（楊永智 中國石油勘探開發(fā)研究院）

　　挑戰(zhàn)

　　加快規(guī)模化發(fā)展應(yīng)對CCUS成本挑戰(zhàn)

　　3月17日，睿咨得能源（Rystad Energy）發(fā)布的研究結(jié)果表明，在碳捕集與封存（CCS）開發(fā)方面的服務(wù)支出將在未來10年中飆升，從2022年到2025年翻兩番，這4年全球累計支出將超過500億美元。

　　作為一種大規(guī)模的溫室氣體減排技術(shù)，碳捕集利用與封存（CCUS）受到越來越多國家和企業(yè)的重視，顯現(xiàn)出迅猛的發(fā)展態(tài)勢。僅2021年各國就宣布約100個新CCUS項目，如果這些項目都能順利推進，到2030年全球碳捕集能力將翻兩番，至1.6億噸/年。盡管如此，這與國際能源署（IEA）的評估結(jié)果仍然存在很大差距。IEA在2050年全球能源系統(tǒng)凈零排放情景下預(yù)測，2030年全球二氧化碳捕集量為16.7億噸/年。加速CCUS產(chǎn)業(yè)規(guī)模化發(fā)展勢在必行，但是面臨技術(shù)、成本、風(fēng)險、政策法規(guī)等諸多因素制約。

　　CCUS技術(shù)尚未完全成熟。以二氧化碳捕集技術(shù)為例，根據(jù)麥肯錫的分析，只有高濃度點源（50%—90%濃度的煙氣）碳捕集技術(shù)很成熟，低濃度點源（5%—15%濃度的煙氣）占碳排放總量的絕大部分，主要來自大型難減排行業(yè)（如發(fā)電、水泥），可通過化學(xué)溶劑、固體材料吸附劑、膜分離等捕集方法，其中化學(xué)溶劑捕集方法較為成熟。直接空氣捕獲是實現(xiàn)負碳排放必須的技術(shù)手段，目前技術(shù)尚不成熟。

　　CCUS項目成本高昂，尤其是直接空氣捕集成本和沒有利用的直接封存成本。在現(xiàn)有技術(shù)條件下，煤電示范項目安裝碳捕集裝置后，捕集每噸二氧化碳將額外增加140—600元的運行成本。據(jù)中國石油勘探開發(fā)研究院油氣田開發(fā)專家胡永樂測算，如果油區(qū)附近以中低濃度排放源為主，且規(guī)模相對較小，則二氧化碳來源成本相對較高，一般在200—300元/噸。

　　CCUS項目存在一定安全和環(huán)境風(fēng)險。此外，大部分CCUS技術(shù)有額外增加能耗的特點，增加能耗必然帶來污染物的排放問題。從封存的規(guī)模、環(huán)境風(fēng)險和監(jiān)管角度考慮，國外一般要求二氧化碳地質(zhì)封存的安全期不低于200年。

　　針對阻礙CCUS產(chǎn)業(yè)加速規(guī)模化發(fā)展的瓶頸，可從以下幾個方面著力突破。第一，加快CCUS各環(huán)節(jié)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，尤其是低濃度點源與直接空氣捕集技術(shù)，加大對技術(shù)研發(fā)的資金支持。發(fā)達國家高度重視CCUS技術(shù)的開發(fā)，例如，近日美國能源部先后宣布兩筆資助招標(biāo)計劃，共計投入1.15億美元支持碳捕集和利用技術(shù)研發(fā)。

　　第二，多措并舉，降低CCUS各環(huán)節(jié)及整體成本。麥肯錫認為，CCUS的成本主要集中在捕集環(huán)節(jié)，降本抓手包括開發(fā)新一代碳捕集技術(shù)、降低電力成本、形成規(guī)模經(jīng)濟效應(yīng)、優(yōu)化封存點規(guī)劃、合理利用社會資源等。通過降低耗電量和用電成本，實現(xiàn)在捕集環(huán)節(jié)顯著降本；同時利用規(guī)模經(jīng)濟效應(yīng)優(yōu)化封存點規(guī)劃，可進一步降低運輸和封存成本。在相對樂觀的情景預(yù)測下，CCUS成本可能降低30%—40%。

　　第三，建立CCS樞紐，整合不同環(huán)節(jié)不同行業(yè)，形成協(xié)調(diào)、完整的產(chǎn)業(yè)鏈。伍德麥肯茲表示，達到氣候目標(biāo)所需的規(guī)模發(fā)展商業(yè)CCUS的一個關(guān)鍵要素是建立CCS樞紐。CCS樞紐靠近封存地點，同時結(jié)合二氧化碳工業(yè)源集群，通過提高規(guī)模效益和共享成本來降低開發(fā)風(fēng)險。根據(jù)排放量、封存容量和可用基礎(chǔ)設(shè)施匹配碳源與匯來選定CCS樞紐的位置非常重要。氣體世界網(wǎng)3月17日報道，挪威能源公司CO2 Management AS將在德國不來梅市建立一個二氧化碳轉(zhuǎn)運中心，用于利用或封存捕集的二氧化碳，這是德國首個此類設(shè)施。

　　石油行業(yè)已做好充分利用CCUS的準(zhǔn)備。石油行業(yè)在20世紀(jì)70年代開創(chuàng)了這項技術(shù)，具有先發(fā)優(yōu)勢和豐富的經(jīng)驗。它還可以使用運輸二氧化碳的基礎(chǔ)設(shè)施和可封存二氧化碳的枯竭油氣田以及利用這種地下容量的相關(guān)技能。伍德麥肯茲表示，隨著許多油氣加工工藝創(chuàng)造了碳捕集的低成本機會，充足的市場需求可能會使 CCUS成為油氣行業(yè)的利潤中心。

　　近期，國際油價已大幅上漲，3月25日，布倫特油價收于120.65美元/桶。多數(shù)專家分析，90美元/桶以上的高油價將維持較長時間。這對石油公司發(fā)展碳捕集、埋存與提高采收率技術(shù)（CCS-EOR）是很好的機遇期。油價上漲可以大幅提高CCUS項目的承受成本，對于有一定承受力的油田，油價每上漲10美元/桶，其承受成本將增加12—92元/噸。此外，政府政策包括法規(guī)、碳稅、激勵措施和碳市場的發(fā)展，將為CCUS的發(fā)展提供推動力。

　　文/李小松 中國石油報