秋日的阳光透过薄雾，铺洒在位于山东东营市的胜利油田莱113二氧化碳注入站的储罐和管线上都优配送端，巡检员工仔细检查着注入装置的运行状况和生产参数。
把原本随风飘散的二氧化碳封存地下，与原油互溶后，变身采油“金钥匙”……胜利油田与齐鲁石化牵手，打造了国内首个百万吨级CCUS（二氧化碳捕集、利用与封存）示范工程，破解低成本碳捕集、二氧化碳长距离管道输送、油气田地质封存等关键技术难题，实现增油和减碳双赢。项目投产以来，胜利油田累计注入二氧化碳超200万吨，示范区日产油量从220吨上升至460吨。
探寻发展新路
CCUS是指将二氧化碳从工业、能源生产等排放源或空气中捕集分离，并输送到适宜的场地加以利用或封存，最终实现二氧化碳减排的过程，包括捕集、输送、利用及封存多个环节。作为实现“双碳”目标的关键技术，CCUS应用在石油开发上可实现驱油增产和碳减排的双赢。
“将二氧化碳注入地下油藏，不仅能将二氧化碳永久留在地下，实现减碳固碳，而且其驱油效应显著，能有效提升原油的流动性，从而增加石油产量。”胜利油田CCUS项目部经理于法珍说。
瞄准新领域，胜利油田于2021年成立“碳捕集、利用与封存重点实验室”。“我们强化顶层设计，打造协作攻关团队，有效整合内部资源，彻底打通室内实验、方案优化、矿场实施、动态监测一体化研究之路。”胜利油田CCUS油藏开发研究高级专家张传宝说都优配送端，胜利油田夯实基础研究，解决核心技术难题，研发了不同维度的气驱物理模拟、地质安全、气驱提效等实验装置，创新形成二氧化碳高压混相驱油理论，突破全域全程二氧化碳前缘控制等关键技术，为规模化矿场应用提供理论支持。
随着一道道技术难关被攻克，2022年8月，齐鲁石化—胜利油田CCUS项目全面建成投产，捕集齐鲁石化煤制氢工业尾气中的二氧化碳，液化输送至胜利油田驱油与封存。项目覆盖12个油藏区块，设计注气井73口、采油井166口，新建15座注气站、2座集中处理站、2个分气增压点。
在位于山东淄博市临淄区的齐鲁石化第二化肥厂西南角，矗立着两个容积为4000立方米的巨型储气罐，里面装满了经过捕集处理后的液体二氧化碳。
“我们以现有的煤制气装置产生的高浓度二氧化碳为原料，采用中压法低温液化提纯工艺，经过压缩、液化、提纯，成为纯度达99%以上的液态二氧化碳，再输送至胜利油田。”齐鲁石化第二化肥厂气体联合车间技术组长王佳俊告诉记者。
胜利油田莱113区块的油藏状况复杂得如同“一个摔碎的盘子，七零八落”。为了从零散的地层中采出石油，该区块通过将二氧化碳注入地下，实现原油产量持续增加。“与传统的水驱油方式相比，液态二氧化碳与石油的融合性更为出色，流动性也更强，能够深入更小的缝隙，且注入时的能耗更低。”胜利油田注汽技术服务中心二氧化碳项目部经理屈龙涛介绍。
立足自身的生产场景、封存空间都优配送端，胜利油田持续攻关不同浓度二氧化碳的低成本捕集技术，集成CCUS全产业技术优势。目前都优配送端，胜利油田正在加快另一个百万吨级CCUS项目建设，捕集胜利油田自备电厂及周边企业的二氧化碳封存驱油。
破解输送难题
二氧化碳如何实现长距离安全输送，同样是道难题。“对比石油和天然气，二氧化碳的相态多变是其显著特点。在温度和压力的影响下，它频繁地在液态和气态之间转换，保温容易、保冷困难。”胜利油田二氧化碳驱油藏工程管理高级专家吕广忠说，经过深入调查研究和科学论证，给二氧化碳建“专属地铁”成为破题的关键。
2022年8月，长109公里、年输送能力100万吨的二氧化碳输送管道启动建设，并作为示范工程补齐我国CCUS全链条规模化发展的技术短板。
管道要求全程保证二氧化碳在超临界压力下输送，同时为避免常压低温二氧化碳造成土壤冻胀、环境损害等问题，技术人员选择换热升温的方式，即保障常温输送，又实现冷量回收，降低厂区运行能耗。
问题接踵而至。在长达百公里的管道内，如何保证在常温下始终保持超临界压力？彼时，我国二氧化碳输送管道以小规模、气态输送为主，压力不足1兆帕。作为国内首条百万吨级二氧化碳输送管道，没有任何经验可以借鉴。“管道安全输送、设计施工等难度远高于油品管道。”胜利油田工程建设管理部经理孙宁松说。
源头增压，是项目团队首要突破的关键点。在二氧化碳输送管道工程的起点，一台拥有自主知识产权的二氧化碳增压泵不停运转，使二氧化碳在管道内保持常温密相状态，成为二氧化碳长距离、低成本输送的关键核心装备。“该装备为国内发展二氧化碳长输管道运输工程和CCUS工业化示范、产业化运营起到示范引领作用。”胜利油田机械设备高级专家丛岩说。
随着一批关键装备自主研发成功并实现应用、管道输送工艺和安全综合控制技术不断取得突破，二氧化碳输送管道于2023年7月全线贯通。每天，约1200吨二氧化碳从齐鲁石化经由这条专线输送到胜利油田，为油田的绿色低碳发展注入源源不断的动力。
推进驱油增产
二氧化碳经输送管道抵达位于淄博市高青县唐坊镇杜家村以北的高青末站。在这里，二氧化碳分为东线、西线在CCUS示范区继续穿行，输送至15个注气站，通过注气井进入地下油藏后“安家”。其中，一部分通过置换原油实现封存，一部分通过与镁离子、钙离子等产生化学反应实现封存，其余部分则与地层水和残余油相溶，实现封存的同时，驱动采出更多原油。
胜利油田CCUS示范区覆盖石油地质储量2562万吨，按照方案设计，预计15年累计注入二氧化碳1000余万吨，增油近300万吨。“我们针对CCUS全链条的关键技术和装备开展持续攻关，自主研发多项国内首台套装备。”张传宝告诉记者，针对低温液态二氧化碳注入工况，研发具有完全自主知识产权的模块化、自动化、标准化高效低温密闭注入系列装备，解决了零排放、低温计量、分压分注等技术难题，达到国际领先水平；针对高压密相注入工况，研发高压密相注入装置，填补了国内在该领域装备制造及应用上的空白。
目前，胜利油田制定国家及行业CCUS标准4项，授权发明专利56件，软件著作权11项。“我们将聚焦拓展CCUS应用领域和‘二氧化碳+’关键技术环节，加大攻关力度，突破驱油封存协同、地质安全等技术瓶颈。同时，以第二个百万吨CCUS项目建设为契机，推动炼油化工、煤电等减排行业与油气+新能源开发利用一体化协同，引领碳利用与封存规模化应用。”张传宝说。
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