CCUS：CO2捕捉利用新选择—访中国石化股份有限公司副总工程师、中国工程院院士李阳

○文／本刊记者 郑 丹

CCUS：CO2捕捉利用新选择—访中国石化股份有限公司副总工程师、中国工程院院士李阳

○文／本刊记者 郑 丹

对CO2加以利用和封存，探索适合我国油藏的一体化方法，成为我国CCUS技术的发展目标。

李阳院士简介

油气田开发地质、开发工程专家，教授级高级工程师，中国工程院院士。现任中国石化股份公司副总工程师，国家重大科技专项“大型油气田及煤层气开发专项”技术副总师，中国CCUS产业技术创新战略联盟理事长。

长期从事油气藏提高采收率理论与工程技术研究工作。近年来致力于CO2捕集及驱油提高采收率技术的研究与示范应用，在中石化CO2捕集、驱油和产出CO2回收利用技术方面取得重大进展，实现增加原油产量和CO2埋存的“双赢”，推动了CCUS技术的发展和应用。

从对捕集到的CO2进行封存，到将捕集到的CO2加以资源化利用，CCUS（碳捕集、利用和封存）改写了CO2这一主要温室气体只能被封存的命运。CCUS技术也因此被视为具有大规模CO2减排潜力，有望实现化石能源低碳化利用的重要技术之一。

那么，我国发展CCUS技术的有利条件有哪些？制约我国CCUS技术发展的难题是什么……为了寻找这些问题的答案，本刊记者专访了中国石化股份有限公司副总工程师、中国工程院院士、中国CO2捕集利用与封存产业技术创新战略联盟轮值主席李阳。

可达到净减排效果

中国石油石化：李院士，您好！CCUS技术是怎样发展而来的？CCUS与CCS技术的主要区别是什么？

李阳：在减少温室气体排放过程中，对化石能源利用产生的CO2，国际上先形成了CCS（碳捕集和封存）概念。这是一个通过碳捕集技术，将工业和相关能源产业所产生的CO2分离出来，再通过碳封存手段将其输送到一个封存地点，并且长期与大气隔绝的过程。工程上CO2被注入地下地质岩层，于20世纪70年代初首先在美国得克萨斯州被采用，主要目的是提高石油采收率（EOR）。之后，CO2的地质存储也在70年代作为温室气体减排的可选方案被提出。1989年，麻省理工学院CCS技术项目提出捕集CO2以减少温室气体排放的概念。到20世纪90年代初，CCS逐渐得到国际社会和各国政府的广泛认可。近年来，人们逐渐认识到CO2也是一种资源，是可以在减排中加以利用的，因此提出了CCUS概念。

CCUS比CCS多了一个“U”，即把生产过程中排放的CO2进行提纯，继而投入到新的生产过程中，进行循环再利用。目前，CCUS的主要应用领域涵盖CO2强化驱油（CO2-EOR）、CO2强化采煤层气（CO2-ECBM）、食品级CO2精制利用和作为化工产品原料等。

与CCS相比，CCUS不是将CO2简单封存起来，而是将CO2资源化，不仅能产生经济效益，而且更具有现实操作性。根据全生命周期评价方法，在利用CO2进行驱油的过程中，埋存的CO2远远大于排放出的CO2。所以，CCUS被视为可以达到净减排效果，有利于应对全球气候变化和控制温室气体排放的一项技术。

中国石油石化：在您看来，对捕集到的CO2加以封存和利用，还是仅仅进行封存，我国应做怎样的选择？

李阳：能将CO2加以资源化利用，决定了CCUS是我国碳减排技术的选择。因为通过这一技术，一方面能够提高油田采收率和经济效益，另一方面也可实现埋存，发挥协同效应。近年来，受国际油价下降这一经济性因素影响，CCUS计划项目整体建设速度有所放缓。在这种情况下，需要充分考虑CCUS技术应用的能耗和经济性问题，CCUS的发展需要政府和产业界的支持。

技术利用日臻成熟

中国石油石化：据您了解，我国CCUS技术的发展现状如何？与国外相比，我国CCUS技术的差距在哪里？

李阳：近年来，我国CO2捕集技术日臻成熟，部分CCUS技术研发世界居前。中国CCUS产业技术创新战略联盟的资料显示，我国碳捕集技术，包括设计、装备制造、EOR技术、防腐技术等趋于成熟，已基本形成相应产业链。

首先，国内企业建设了多套燃煤电厂烟气CO2捕集示范工程。例如，中国石化南化集团研究院开发的适于捕集烟气等低分压CO2的复合吸收剂，已应用于大于30套工业装置。上海华能电厂建成10万吨级燃煤电厂捕集示范项目，获得了与电厂热系统集成的宝贵经验。其次，国内企业先后针对中高渗透高含水开发后期及低渗透油藏开展了多个CO2驱先导试验，显示EOR技术已基本成熟。再次，CO2-ECBM、咸水层埋存技术进入试验阶段。再次，用CO2生产传统化工产品，如尿素、碳酸氢铵等得到广泛应用。最后，微藻大规模养殖技术居世界前列，国内石油企业和院所等开展的微藻制油研究取得较大进展。

对照国外CCUS技术的发展，在碳捕集技术方面，我国的研究和示范工程与国际同行处于同步水平；但在输送方面，如管道输送发展相对缓慢。

中国石油石化：我国发展CCUS技术的有利条件有哪些？

李阳：第一，政策支持。我国政府高度重视气候变化问题，目前已将CCUS列为重点发展的减缓气候变化技术，在国家重大科技专项、国家主体科技计划中对CCUS项目予以研发支持，积极引导CCUS项目研发与示范。

第二，奠定了项目开展的良好基础。国家环境保护部编制了我国CO2捕集、运输、利用和埋存等方面的环境评估办法，建立了相应的评估体系；国土资源部初步完成对我国417个盆地CO2地质储存能力与适应性评估。评估结果显示：我国CO2封存潜力大，适宜封存的地区有盐水层、油气藏、煤层等地质体；CO2可利用途径多，包括CO2驱油、CO2驱煤层气和化工利用等。这为CCUS示范项目的开展奠定了良好基础。

第三，科研取得较大进展。与MEA（乙醇胺，常用作酸性气体如CO2的吸收剂）法相比，中国石化南化集团研究院开发的适于捕集烟气等低分压CO2的复合吸收剂新技术吸收能力提高25%以上，能耗和操作费用降低30%以上，既提高了溶剂的吸收能力，同时有效解决了MEA溶液的氧化降解、设备腐蚀和能耗高等技术难题。

第四，企业已形成较为成熟的技术。2010年以来，华能、神华、中国石化和长庆油田等企业先后开展了12项CCUS试点项目。经过多年技术攻关，探索了一条能够综合发挥CO2资源和环境效益的CCUS发展技术路线，建设了具有中国特色的CCUS示范基地，获得了国际国内的广泛认可。中国石化下属企业成立了多层次的研究团队，涉及CCUS开发战略研究、技术跟踪和技术研发。

第五，建立了广泛的国际合作关系。2005年以来，在CCS技术推广方面，我国先后启动中美、中欧、中澳、中意等合作项目，取得了一系列显著成果。包括中欧近零排放国际项目两项：胜利燃煤电厂烟气CO2捕集、输送与驱油封存全流程示范工程预可行性研究，天津IGCC电厂30万吨/年燃烧前捕集利用与封存全流程工程预可行性研究；中澳国际合作项目（CAGS）一项：CO2地质封存技术研究；中美国际合作项目两项：燃煤烟气CO2捕集与驱油封存技术研究、基于高性能碳基吸附剂的燃烧前碳捕集系统中试，等等。

我国二氧化碳捕集技术日臻成熟。 供图/CFP

提高采收和驱埋一体为目标

中国石油石化：据您了解，我国利用CO2驱油技术提高采收率，取得了怎样的效果？

李阳：现阶段，CO2主要被用于油田驱油以提高采收率。目前，中国石油和中国石化已在大庆、胜利、吉林和中原等油田开展研究和示范项目，取得了很好的效果。其中，有代表性的包括华东低渗透油田EOR、中原废弃油田EOR，吉林油田CO2埋存驱油一体化项目等。这些项目充分表明，CO2驱油提高采收率具有可行性和经济性。

中国石油石化：我国油藏条件复杂，不同油藏利用CO2驱油提高采收率的效果有所差别。出现这种情况的原因何在？

李阳：我国油藏类型与国外不同。国外油藏以海相沉积储层为主，非均质性弱、混相压力低。我国油藏构造复杂，以陆相沉积储层为主，非均质性强、石蜡基原油粘度高、凝固点高、混相压力高，低渗透、特低渗透、高温高盐油藏占比较大。

对于混相特征的油藏，如中国石化胜利油田低渗透油藏属近混相，使用CO2完全混相驱油技术相对容易，效果也比较好。而在非混相油藏中，如中国石化东北分公司腰英台油田属低渗透高含水油藏，使用CO2非完全混相驱油技术，虽然现场实验效果良好，但目前总体上提高采收率的效果有待提高。不过，CO2非完全混相驱油技术的发展潜力很大。

随着CO2驱油技术的发展，其应用范围由常规稀油油藏向复杂油气藏发展，我国利用CO2提高采收率技术面临许多特殊理论和技术难点有待攻克。例如，发展CO2非完全混相驱油技术，在缺水地区进行驱水试验，开展CO2长期埋存安全评价技术等，进一步加强CO2资源化利用的研发力度。

中国石油石化：未来我国CCUS技术的关注重点和发展目标是什么？

李阳：CO2埋存方面，从中长远期来看，咸水层埋存潜力很大，将是CCUS技术研究的重点；CO2利用方面，值得关注的有新的利用方式，如纳米管分离技术、复合气技术、捕集与新能源耦合技术等。

我国CCUS技术的发展目标是在CO2驱油的同时实现埋存一体化。这意味着对随产油产出的CO2实现一体化利用，取得增油最大化和埋存最大化的效果，既增加产量，又实现埋存。

攻克经济性和安全性难题

中国石油石化：在您看来，制约我国CCUS技术发展的难题是什么？

李阳：CCUS在国际上被公认为是当前应对气候变化，实现CO2减排的主要技术，但在经济性和安全性方面仍有需要攻克的难题。首先，经济性难题。我国电力生产结构以燃煤发电为主，电厂排放量大。目前CO2捕集技术以电厂燃烧后捕集为主，虽然溶剂吸收技术成熟，但能耗和成本较高；其次，CO2埋存的长期安全问题。如运输和封存环节中若出现CO2泄漏，可能导致人体中毒、海水酸化、土壤和地下水污染，甚至诱发地震等；最后，进一步提高驱油效率和效果。我国油藏类型以陆相沉积储层为主，非均质性强，混相压力高，利用CO2驱油技术相对复杂，驱油效率和效果有待提高。

中国石油石化：破解我国CCUS技术发展的经济性和安全性难题的关键在哪里？

李阳：经济性难题的解决，包括降低CO2捕集和埋存成本，降低能耗，优化捕集工艺流程，研发高效溶剂和新捕集方法。降低捕集成本，发挥协同效应，需要建立“源汇一体化”管网，进一步提高EOR效果和扩大应用规模，实现埋存最大化和增油最大化目标。降低埋存成本需要争取国家政策支持。

攻克安全性难题，需要加强CO2埋存安全性关键技术和CO2长期埋存安全评价技术等方面的研究，确保不因为CO2埋存导致灾害事故发生。CO2地质埋存需要具备地质、温度和压力条件。通常情况下，在经过亿万年地质历史时期自然检验的油气藏中埋存CO2，能够有效保存其流体，安全性较高。但要注意的是，不是所有的油气藏都适合于进行CO2封存，要考虑油层中间的断层、覆盖层厚度和圈闭性，如覆盖层不能有渗透，否则会造成CO2泄漏。盐水层覆盖层未经过像油气藏覆盖层那样的自然检验，密封性和安全性可能相对差一些，封存CO2需要选择非常稳定的地质条件，防止CO2注入之后发生地震事故。另外，还需针对每一种CO2埋存方式进行深入分析，针对可能发生的泄漏风险制定缜密的应对措施。

责任编辑：石杏茹

znshixingru@163.com