CCUS技术在油气行业中的应用

“双碳”是碳达峰与碳中和的简称，2020年9月中国明确提出了2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”目标。想要完成“双碳”的目标，CCUS技术（Carbon Capture，Utilization and Storage）即碳捕获、碳利用、碳封存技术是最重要的技术途径之一。

目前全球主要能源研究机构、碳减排倡导组织、以及一些国家和地区都将CCUS技术作为未来主要的碳减排技术。

一方面CCUS技术具有较大的碳减排潜力；另一方面它与化石燃料系统具有良好的结合度，可以被广泛应用于油气、机械加工、化工、消防等行业。本文将介绍CCUS技术产业模式及国内的发展现状，分析CCUS技术在油气行业的应用。

一、CCUS技术介绍以及产业模式

1.CCUS技术介绍

作为应对全球气候变化、控制温室气体排放的重要技术手段，CCUS是通过把生产过程中排放的CO₂进行捕集提纯，继而投入新的生产过程进行再利用和封存的技术。CCUS技术产业链是由包括碳捕捉、运输、利用和封存在内的多个环节组成。

碳捕捉：该过程涉及将CO₂从燃料燃烧或工业过程中分离出来。此过程可以通过不同的技术实现，包括吸收、吸附、分离和膜分离等。

碳运输：一旦CO₂被捕捉后，它必须从源头输送到注入或利用的地点，通常涉及使用管道运输。

碳利用：除了注入地下储层外，CO₂还可以被用于不同用途，产生新的化学品和材料，主要通过将其与其他化合物反应来实现。例如将CO₂与氢气结合生成甲烷。

碳封存：CO₂被注入到地下储层中，以实现长期封存。

2.CCUS产业模式

 目前国内外CCUS产业模式分为3类：

CU型：产业环节组合为捕集—利用，即对排放的CO₂进行捕集，其捕集的CO₂直接利用于化学品、制冷、饮料等。

CTS型：捕集—运输—埋存，如挪威在北海已运行的Sleipner CO₂注入盐水层项目。

CTUS型：产业环节组合为捕集—运输—利用+埋存，如美国在Oklahoma运行中的Enid化肥项目，捕集量约为0.68亿t/a，采用陆陆管道运输模式，用于CO₂驱油。

我国运行和在建项目中多以CO₂利用为主，因此产业模式多为CU型，完整产业链的CTUS相对较少。但随着全球对气候变化的关注度越来越高，政府、企业和学术界都在加强对CCUS技术的研发和推广，计划执行的大规模项目中完整产业链、永久埋存的产业模式CTUS或CTS将逐渐增多。

在“双碳”战略目标背景下，我国煤电、水泥、钢铁等行业减排需求巨大，这无疑带动CCUS进入快速增长期。根据《中国二氧化碳捕集利用与封存（CCUS）年度报告（2021）》，预计2030年中国各行业CCUS减排需求达0.2—4.08亿吨，2060年将达10—18.2亿吨。除此之外，在一系列国家政策支持和技术进步推动下，我国CCUS市场规模将逐步扩张，预计到2050年产值规模将达3300亿元，2025-2050年GAGR约11.9%，可以说发展前景十分广阔。

二、国内CCUS技术在油气行业中的应用

全球捕获的CO2有70%来自油气行业，而且石化和化工行业是CO₂的主要利用领域。目前使用CO₂驱油和利用废弃油气田进行CO₂封存是油气行业开展CCUS项目的重要方向。

使用CO₂驱油是一种把CO₂注入油层中以提高油田采收率的技术。一般可提高原油采收率7%至15%，延长油井生产寿命15至20年。

截至2021年底，我国已建成5个CO₂驱油与埋存示范区，其中齐鲁石化-胜利油田CCUS项目是我国首个百万吨级CCUS项目，该项目于2021年7月启动建设，由齐鲁石化捕集CO₂运送至胜利油田进行驱油封存，预计未来15年，该油田将累计注入1068万吨CO₂，实现增油227万吨。

该项目涵盖了碳捕获、碳利用和碳封存3个重要环节，主要以齐鲁石化第二化肥厂煤制气装置排放的尾气为原料，生产液态CO₂产品，并送往某油田代替“水”作为介质打入地下页岩中驱油和封存，整个过程节水、驱油、减碳一举三得，原油覆盖地质储量6000万吨，年注入能力100万吨。

除了使用CO₂驱油以外，随着人们对产油层和产气层地质状况的深层次认识，CO₂等碳氢化合物已被科学证明能够储藏在废弃的油田和气田中。我国枯竭油气田、无商业价值的煤层和深部咸水层的CO₂封存潜力超过 2300亿吨，通过将CO2注入到废弃油气田中即可实现CO₂的永久封存。